Vírus de genomas RNA e DNA que infectam hospedeiros vertebrados

O ácido nucléico viral contém a informação necessária

para replicar, montar e espalhar  os virions 

7 tipos de material genético

Três estratégias comuns dos vírus:

1- Todos têm um genoma (ácido nucleico) empacotado em um capsídeo proteico;

2- No genoma viral encontram-se as informações necessárias para iniciar e concluir o ciclo infeccioso dentro de uma célula

permissiva e susceptível;

3- Todos os genomas virais são capazes de se estabelecer em uma população celular, para que sua “sobrevivência” seja

assegurada.Estas estratégias visam o seguinte objetivo: PERMANÊNCIA

O Ciclo de infecção: também chamado de “ciclo de replicação”

Ciclo de replicação/infecção compreende:

Todos os eventos que uma única partícula

viral atribuirá à maquinaria da célula hospedeira,

ou seja ela é a responsável pela replicação do

vírus:

-Ocorre em um tempo relativamente curto;

-Ocorre a liberação de muitas partículas virais.

Como a natureza dos genomas virais interferem na

forma de replicação e estabilidade viral?

Pontos chaves que tornam a vida dos estudantes de Virologia mais fácil

Todos os genomas virais DEVEM ser convertidos em mRNA que serão traduzidos nos ribossomos das células hospedeiras

TODOS OS VÍRUS DO PLANETA SEGUEM ESSA REGRA: SEM EXCEÇÃO ATÉ O MOMENTO!!!!!

TODOS OS VÍRUS SÃO PARASITAS DA MAQUINARIA DE TRADUÇÃO DAS CÉLULAS HOSPEDEIRAS

6

Estratégias de Replicação Vírus de DNA

ESTRATÉGIAS DOS VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO NUCLEAR

• Necessidades:

1) Transcrever mRNA para a síntese de proteínas virais

Responsável: RNA polimerase dependente de DNA, mais proteínas adicionais todos “emprestados”da célula hospedeira

2) Replicar o DNA para replicação viral

– Responsável: DNA polimerase dependente de DNA TUDO OCORRE DENTRO DO NÚCLEO DA CÉLULA

HOSPEDEIRA E PORTANTO O GENOMA DESTES VÍRUS NÃO É TÃO GRANDE!

3) Traduzir as proteínas virais no citoplasma da

célula– Responsável: maquinaria de

síntese proteica da célula hospedeira

9

Fase inicial de síntese mRNA para proteínas precoces (“E”- early ou immediate early)

Adapted from Broker,T.R. In Processing of RNA. (Apirion, D ed) 181-212, 1984

As duas fitas do genoma são transcritas a mRNA

10

Proteínas Precoces ou muito precoces: • Necessárias para a síntese (replicação ) do DNA viral• Alteram a expressão dos genes do hospedeiro• Interferem na ação de anti-virais• Interferem nos ciclos de regulação normal da célula

Dapted from Broker,T.R. In Processing of RNA. (Apirion, D ed)

Proteínas imediatas-precoces

11

TRANSCRIÇÃO MUITO PRECOCE

α-mRNAs (IMMEDIATE-EARLY) EVENTOS INICIAIS

SJ Flint et al. Principles of Virology (2004)

12

Genes Precoces/Produtos

• Replicação DNA • Transcrição e modificação de RNA• Poucas proteínas estruturais são expressas

13

TRANSCRIÇÃO PRECOCE

β-mRNAs (early) codificam:

- DNA polimerase

- Proteínas de ligação ao DNA

- Timidina quinase

- Ribonucleotídeo redutase

Resultados em síntese de proteínas  β  diminuição da transcrição de α -mRNAResultados em síntese de proteínas  β  diminuição da transcrição de α -mRNA

14

Transcrição Tardia -LATE()

Provavelmente proteínas diminuem a expressão das β.

Proteínas embaladas são necessárias para a transcrição do gene α para a próxima infecção.

SJ Flint et al. Principles of Virology (2004)C

15

Genomas Virais – DNA simples fita (ssDNA)

5 famílias

Parvoviridade – Circoviridae (de importância econômica)

O grande problema dos ssDNA:

Para síntese de RNA é necessário o DNA dupla fita:

- Portanto, ssDNA deverá ser convertida a dsDNA e posteriormente o mRNA será sintetizado.

EXEMPLOS DE VÍRUS DE DNA DUPLA FITA DE REPLICAÇÃO NUCLEAR

18

PAPILOMAVIRUSPOLIOMAVIRUS

• pequenos (40-60nm) • capsideo icosaédrico• não envelopados• genoma: ds DNA (circular)

HPV: Papilomavírus humano• >100 tipos identificados• ~30–40 anogenitais

– ~15–20 de tipo oncogênico incluem 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 58

• HPV 16 (54%) e HPV 18 (13%) foram responsáveis pela maioria dos cânceres cervicais em todo o mundo.

– Tipos não-oncogênicos incluem: 6, 11, 40, 42, 43, 44, 54.

• HPV 6 e 11 são mais frequentemente associados a verrugas genitais externas.

Vírus com molécula de DNA circular de duplo filamento

20

ADENOVIRUS

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/ICTVdB/em_adeno.gif

• linear, dupla fita de DNA• Não envelopado• icosaedrico• 70nm de diametro

Replicam no núcleo das células hospedeiras;

~ após 40 minutos da penetração na célula, os vírions podem ser observados próximos ao núcleo

• A transcrição dos genes é realizada pela maquinaria célula.

• Alguns produtos dos genes virais interferem com o controle do ciclo celular, e alguns adenovírus possuem potencial oncogênico.

• Os adenovírus (AdVs) possuem a capacidade de infectar uma grande variedade de células que não estão em divisão.

• Adenovírus são encontrados em humanos, diversas espécies de mamíferos e aves e, em geral, são pouco patogênicos.

Vírus Herpéticos120 a 300 nm

Genoma DNA de fita dupla

Capsídeo - simetria icosaédrica

Tegumento com proteínas e enzimas virais

Envelope lipoproteíco com espículas de glicoproteínas

24

HERPESVIRUS

• herpes simplex virus• Epstein Barr virus• Varicella zoster virus

electron micrograph by Linda Stannard:http://www.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/emimages.html

HSV-1 - REPLICAÇÃO

FONTE: Fields Virology 4ª ed. (2001)

FASE IMEDIATA

2-4h PÓS-INFECÇÃO

ICP0 – ICP4 – ICP22

ICP27 – ICP47

FASE PRECOCE

5-7h PÓS-INFECÇÃO

DNA POLIMERASE VIRAL

REPLICAÇÃO DNA VIRAL

FASE TARDIA

PROTEÍNAS ESTRUTURAIS DO

VÍRUS

gD

26

PARVOVÍRUS

• Pequeno vírus de DNA– parvo = pequeno (18-25nm)– Causam doenças em mamíferos

• Replica o seu DNA no núcleo• Genoma simples fita de DNA• Simetria icosaédrica

VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO CITOPLASMÁTICA

• Precisam ter genes para codificar DNA e RNA polimerases citoplasmáticas.

• Precisam ter genes para codificar proteínas acessórias para a síntese do RNA e DNA.

• Precisam de genomas maiores!!!!!

• Ex: família dos poxvírus (100x mais DNA do que os vírus de DNA de replicação nuclear)

TRANSCRIÇÃO DOS VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO

CITOPLASMÁTICA

• Ocorre no citoplasma da célula hospedeira

• RNA polimerase viral empacotada no interior do virion

• Enzimas de modificações do mRNA (metilação, poliadenilação) contidas no virion

29

EXEMPLO: POXVÍRUS

lb - lateralc - core

30

Estratégias de Replicação Vírus de RNA

Genomas Virais – RNA

Vírus de genoma RNA são muito abundantes no planeta TERRA

RNA RNA

RNA pol. depende de RNA

Genomas Virais - Definições

(+) fita senso positivo - mRNA pode ser imediatamente

traduzido na células hospedeira.

(-) fita senso negativo - complemento da fita positiva; não

pode ser traduzido.

33

Não necessita da síntese de mRNA

Genoma: Fita RNA senso-positivo

AAA(+) senso mRNA

Genomas Virais – Simples fita RNA (ssRNA) Senso +

- Envolvem 22 famílias virais

- 8 infectam humanos

- Os genomas de ssRNA (+) são traduzidos diretamente

- São susceptíveis a degradação por fatores ambientais

Picornaviridae

Caliciviridae

Astroviridae

Coronaviridae

Arteriviridae

Flaviviridae

Retroviridae

Togaviridae

35

mRNA monocistrônico

• Fazer um transcrito primário e usar splicing alternativo • Fazer muitas proteínas e cortá-las em pequenas proteínas• Incluir recursos especiais no mRNA que permitem ribossomos para

ligar internamente.

AAAAAAAA

RIBOSOMES

mRNA

PROTEIN

AAAAAAAA

36

Sítio de entrada interna no ribossomo (IRES)

GENOMA RNA (SENSO +) AAAAAVPg

IRES

Codon de iniciaçãoCodon de terminação

POLIPROTEÍNA

37

Genoma RNA (+ SENSO) AAAAA

Tradução

38

Replicação do RNA

GENOMA RNA (+ SENSO) 3’VPg

RNA (- SENSO) 3’ VPg

3’VPgGENOMA RNA (+ SENSO)

39

PICORNAVIRUS

• Pequeno• Icosaédrico• RNA senso positivo• Não envelopado

Genomas Virais – Simples fita RNA Senso -

- 7 Famílias Retroviridae

Dessas famílias, muitos vírus são mortais

Incluem vírus que infectam mamíferos:

Paramixovirudae

- Rabdoviridae

- Ortomyxoviridae

-RNA polimerase deverá ser empacotada no vírion

Necessitam sintetizar RNA (+)

41

Necessita da síntese de mRNA

Genoma: Fita RNA senso-negativo

RNA polimerase será embalada no vírion

AAA(+) senso mRNA

(-) senso genomic RNA

Será utilizada para modificar o RNA

42

FITA NEGATIVA NÃO SEGMENTADA

Exemplos:

Rabdovirus

Paramixovirus

Filovirus

43

(RNA)

Glicoproteínas

Bicamada lipídica

Complexo Proteico

Proteínas M

RABDOVIRUS

44

polimerase

intracelular

extracelular

Esquema

Proteína M

RNA FITA NEGATIVA SEGMENTADA -Família ortomixoviridae- Influenza

RNA fita simples polaridade negativa, com 8 (influenza A), 7 (influenza B) ou 6 (influenza C) segmentos

Com extensão total de 10 a 13.6 kb.

Capsídeo proteico esférico ou pleiomórfico;Envelopado.

Genoma segmentado: facilita a troca dos segmentos genômicos entre vírus das diferentes espécies quando infectam a mesma célula.

46

Genomas Virais – Dupla Fita de RNA

AAA(+ve) sense mRNA

Double-stranded genomic RNAEnzimas de RNA modificadores sãoembalados em virion.

RNA polimerase deve serembalada em virion

Genomas Virais – Dupla fita RNA (dsRNA)

- Envolvem 7 famílias virais

- Muitos dos genomas dsRNA são segmentados

- Alto índice de mutações e rearranjos

É o caso dos Rotavírus

48

FAMÍLIA DOS REOVÍRUSGENOMA: DUPLA FITA RNA

Capsídeo externo

Capsídeo interno

RNA polimerase 5’ e enzimas de

49

FAMÍLIA DOS REOVÍRUS

• Inclui:-REOVÍRUS-ROTAVÍRUSImportantes patógenos humanos– ORBIVÍRUS

• Inclui vírus causador de febre em galinhas

50

ROTAVÍRUS

Erskine Palmer, CDC

Genomas Virais – Simples fita RNA Senso + com DNA intermediário

RNA DNA

DNA pol. depende de RNA (transcriptase reversa)

Célula hospedeira sintetizará e

reconhecerá o mRNA viral

Genomas Virais – Simples fita RNA Senso + com DNA intermediário

- Família Retroviridae

Patógeno humano significante:

HIV

Transcriptase Reversa deve estar empacotada no virion.

Genoma HIV

Genoma DNA polimerase dependente de

RNA-

(transcriptase reversa)

Infectividade do RNA

Evento inicial na células

RNA de polaridade positiva

Sim Não infeccioso Trancrição reversa

RETROVIRUS

Genoma RNA polimerase dependente de RNA

Infectividade do RNA

Evento inicial na células

RNA de polaridade positiva

Sim Infeccioso Tradução

Vírus RNA de senso + (não retrovírus)

Genoma RNA polimerase dependente de RNA

Infectividade do RNA

Evento inicial na células

RNA de polaridade negativa

Sim Não Infeccioso Replicação

Vírus RNA de senso -