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Replicação viral

Princípios gerais

Vírus replicamatravés da

montagem de componentespré-formados

Adaptado de D. E. White and F. J. Fenner. Medical Virology, Fourth Edition. Academic Press, 1994

Esquema geral na replicação dos vírus

http://viralzone.expasy.org/

Simplicidade e ordem seguida pelos vírus

❖ todos os genomas virais são consideradosparasitas moleculares obrigatórios, que só tem função após replicarem nas células

❖ todos os vírus devem fazer um mRNA, quepode ser traduzido pelos ribossomos do hospedeiro

❖ são parasitas de energia

Importantes definições

❖ uma célula suscetível tem um receptor paradeterminado vírus – a célula pode ou não darsuporte à replicação viral

❖ uma célula resistente não tem receptor –podeou não ser competente à replicação viral

❖uma célula permissível tem a capacidade de replicar o vírus – a célula pode ou não ser suscetível

❖ uma célula suscetível e permissível é a únicacélula capaz de ser infectada e dar condições parasua replicação

Estudo do ciclo infeccioso dos vírus nas células

✓ só foi possível após1949

✓ Enders, Weller e Robbins propagaramPoliovirus em culturade células humanas –cultura primária de tecido de embrião

✓ Prêmio Nobel - 1954

http://www.virology.ws/2009/02/09/the-amazing-hela-cells-of-henrieta-‐lacks/

Cultivo de vírus

Fibroblastos humanos Fibroblastos de rato Célula epitelialhumana (HeLa)

Células contínuas

EFEITO CITOPÁTICO

FORMAÇÃO DE SINCÍCIO

Adsorção

Adsorção: ligação do vírus à célula hospedeira• O vírus interage com a célula na membrana plasmática• A proteína viral se liga ao receptor de superfície celular

• Ligação envolve forças eletrostáticas opostas• Alguns vírus precisam de co-receptores na superfície da célula

Figure 4.1

Adsorção

• Encontrando a célula alvo

– receptores

• Adesão à superfície da célula (eletrostática)

– inespecífica

• Adsorção a receptor específico nasuperfície da célula

– mais de um receptor pode estar envolvido

• Transferência do genoma dentro da célula

Funções celulares

Remoção de receptores da superfície da célula

Adaptado de J. C. Paulson and G. N. Rogers, Methods Enzymol. (1987): 168-198.

Anticorpos monoclonais bloqueiam a superfície da célula

Adaptado de Staunton, D. E., et al. Cell 56 (1989):849–853.

Experimentos de transferência de genes

Adaptado de C. Mendelsohn, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 20 (1986): 7845-7849

Adsorção

A interação:

• é específica

• para os vírus não-envelopados, pode ocorrer através das proteínas do capsídeo maisexpostas ou em “canyons” formados pelas proteínas do capsídeo

• para os vírus envelopados, ocorre com as proteínas de ligação inseridas no envelope

• determina o tropismo com o vírus

Figure 4.2Essential Human Virology - Jennifer Louten - Academic Press; 1st edition

http://www.blackwellpublishing.com/wagner/animation.asp

https://www.amazon.com/s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&text=Jennifer+Louten&search-alias=books&field-author=Jennifer+Louten&sort=relevancerank


Adsorção de vírus sem envelope

Obtido em http://www.icb.usp.br/~mlracz/animations/kaiser/kaiser.htm

Adsorção de vírus envelopados


Adsorção vírus envelopados

receptor

Adaptado de Wagner, Edward K. and Hewlett, Martinez J. Basic Virology, 2nd Edition. Blackwell Publishing, 2003.

Penetração

Adaptado de E. K. Wagner and M. J. Hewlett. Basic Virology, Second Edition. Blackwell Publishing, 2003.

Penetração

V’irus da hepatite murina (família Coronaviridae): endocitose mediada por receptor em células de intestino de rato

F.A. Murphy, School of Veterinary Medicine, University of California, Davis

Adaptado de E. K. Wagner and M. J. Hewlett. Basic Virology, Second Edition. Blackwell Publishing, 2003.

Penetração por endocitose

endo

Penetração por endocitose e descapsidação de vírus sem envelope


Penetração por fusão

fuse

©Principles of Virology, ASM Press

Penetração através de rearranjo das proteínas do capsídeo e descapsidação de

vírus sem envelope


Simplicidade e ordem seguida pelos vírus

❖ todos os genomas virais são consideradosparasitas moleculares obrigatórios, que só tem função após replicarem nas células

❖ todos os vírus devem fazer um mRNA, quepode ser traduzido pelos ribossomos do hospedeiro

❖ são parasitas de energia

Grande descoberta em 1950

o ácido nucléico é responsável pelo código genético

Alfred Hershey & Martha Chase, 1952

Milhares de vírus diferentesUm número finito de genomas virais

FATOGenomas virais tem que fazer mRNA, que possa ler lido pelos ribossomos

Todos os vírus seguem a regra sem exceções

Replicação, transcrição e tradução são processos localizados nas células hospedeiras

Adaptado de Andrews Hughes, "The Central Dogma and Basic Transcription," Connexions,” http://cnx.org/content/m11415/latest/.

O sistema original de Baltimore não conhecia o genoma dos Hepadnaviridae (gapped DNA)

David Baltimore

DEFINIÇÕES

• mRNA é sempre a fita positiva (+)

• A polaridade equivalente para DNA também é positiva (+)

• O complementar das fitas + de RNA e DNA são as fitas negativas (-)

• mRNA já consegue ser traduzido pelo ribossomo em proteína

• Nem todo RNA+ é mRNA

As 7 classes dos genomas virais

• DNA fita dupla

• DNA fita dupla gapped

• DNA fita simples

• RNA fita dupla

• RNA fita simples +

• RNA fita simples –

• RNA fita simples + com

DNA intermediário

Adsorção Liberação

Penetração NúcleoMontagem Maturação

Descapsidação

Polimerase

Expressão precoce de proteínas

Proteínas não estruturais

mRNA mRNA

Expressão gênica tardia

Proteínas estruturais

Replicação vírus de DNA

Vírus dsDNA• Maioria dos vírus dsDNA duplica seu genoma no núcleo da

célula

– Uso da maquinaria de síntese de DNA e RNA da célulahospedeira

Adapted from D. R. Harper. Molecular Virology, Second Edition. BIOS Scientific Publishers, 1999.

DNA de fita dupla (dsDNA)

Papillomaviridae (8 kbp)

©Principles of Virology, ASM Press

Genomas copiados pela DNA polimerase do hospedeiro Genomas virais codificam DNA polimerase

Vírus ssDNA


Adsorção Liberaçao

Penetração

Montagem Maturação

Descapsidação

Polimerase e proteínasestruturais

mRNA

RNA de fita +

fita+fita- fita+

Núcleo

Vírus +ssRNA

• Contém genomas +ssRNA nãosegmentados

• O RNA na partícula viral funciona como um mRNA

• O mRNA viral é reconhecido pelamaquinaria celular traducional

• Contém uma RNA polimeraseviral RNA-dependente paraduplicar os genomas virais


Lista de vírus +ssRNA e sua estratégia de replicação.


Penetração


Descapsidação

Polimerase e proteínasestruturais

RNA de fita -

fita-fita+ fita-

Núcleo

Vírus -ssRNA• Contém genomas -ssRNA segmentados ou não-segmentados

• Contém um gene responsável por uma RNA polimerase viral RNA-dependente

Figure 3-12a

Figure 3-12b


Dogma Central da Biologia


Penetração Núcleo


Descapsidação

Replicação dos retrovirus

Transcriçãoreversa

Integração

RT


Penetração Núcleo


Descapsidação SplicedmRNA

Expressão precoce de proteínas

Proteínas não estruturais

Expressão gênica tardia

Proteínas estruturais

Replicação HIV

Transcriçãoreversa

Integração

UnsplicedmRNA

RT

Vírus com genoma ssRNA que usam um dsDNAIntermediário para replicar


Os vírus superaram o dogma de um gene para uma proteína

• Vírus podem ter uma expressão gênicamuito resumida

• Vírus podem fazer múltiplas proteínas a partir de um gene:

• Fazendo grandes poliproteínas e clivando-as em várias proteínas menores

• Possuindo “overlapping reading frames” (diferentes fases de leitura)

• Utilizando múltiplos sítios para começar a tradução


Montagem

• Envolve a reunião de todos os componentes necessários para a formação de um vírus maduro em um determinado sítio da célula– A estrutura básica do vírus é formada

• Sítio de montagem depende do sítio de replicação dentro da célula & do mecanismo pelo qual o vírus é liberado– Na maioria (nem todos) vírus RNA a montagem ocorre no citoplasma

– Na maioria (nem todos) vírus DNA a montagem ocorre no núcleo• Poxvirus vírus DNA mas podem se replicar no citoplasma por terem sua própria

RNA polimerase e portanto são montados no citoplasma

• Como nos estágios iniciais da replicação, nem sempre é possível identificar a montagem, maturação e liberação das partículas virais em fases distintas e separadas.


Liberação por lise da célula de vírus sem envelope


Liberação por exocitosede vírus envelopados


Brotamento

Liberação por brotamentode vírus envelopados


Efeito citopático

http://www.virology.ws/2010/02/03/now-playing-viral-plaque-formation/

http://www.virology.ws/2010/02/03/now-playing-viral-plaque-formation/

“Shutoff”• Uma série de vírus

que podem causar a lise da célula mostram um fenômeno conhecido como “shutoff” logo no início da infecção

• O “shutoff” é repentino e cessa rapidamente a síntese macromolecular da célula hospedeira

Análise bioquímica da infecção

Replicação de um bacteriófago

Bacteriófagos saindo de uma bactéria

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