ESTRATÉGIAS DE REPLICAÇÃO DOS VÍRUS
DNA E RNA
CLASSIFICAÇÃO DE BALTIMORE:
Vírus são classificados em sete grupos arbitrários:
I: DNA dupla fita (Adenovirus; Herpesvirus; Poxvirus, etc) II: DNA simples fita de senso positivo (Parvovirus) III: RNA dupla fita(Reovirus; Birnavirus) IV: RNA simples fita de senso positivo (Picornavirus; Togavirus, Flavivírus) V: RNA simples fita de senso negativo (Orthomixovirus, Rhabdovirus, etc) VI: RNA simples fita de senso positivo com um ciclo intermediário de replicação DNA (Retrovirus) VII: DNA dupla fita com um intermediário de RNA (Hepadnavirus)
PASSOS BÁSICOS DO CICLO DE REPLICAÇÃO DE UM VÍRUS
• ADSORÇÃO ÀS CÉLULAS
• PENETRAÇÃO
• DESNUDAMENTO
• SÍNTESE DO ÁCIDO NUCLEICO E DAS PROTEÍNAS
• MATURAÇÃO
• ESPALHAMENTO PARA AS OUTRAS CÉLULAS
ADSORÇÃO
ADSORÇÃO
• Os vírus possuem sítios reativos em sua superfície que interage com receptores específicos na célula hospedeira.
• Interação é PASSIVA
• Especificidade da interação define e limita o tipo de célula hospedeira que pode ser infectada.
• Danos causados a estes sítios de ligação (ex: por desinfetantes ou calor), ou o bloqueio por anticorpos específicos (anticorpos neutralizantes) podem impedir a
infectividade de um vírus.
PENETRAÇÃO - VÍRUS ENVELOPADOS
Após a adsorção os vírus envelopados se fundem à membrana da célula hospedeira e ocorre a entrada do nucleocapsídeo viral no citoplasma da célula hospedeira.
PENETRAÇÃO
herpesvirus, paramyxovirus, HIV
Vírus não envelopados entram na célula por um processo de endocitose que envolve a invaginação da membrana da célula hospedeira e formação de uma vesícula dentro do citoplasma da célula.
PENETRAÇÃO VÍRUS NÃO ENVELOPADOS
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ENDOCITOSE DE VÍRUS NÃO ENVELOPADOS
CITOPLASMA
SÍNTESE DO ÁCIDO NUCLEICO VIRAL E DAS PROTEÍNAS VIRAIS
• MUITAS ESTRATÉGIAS
• O ÁCIDO NUCLEICO PODE SER SINTETIZADO NO NÚCLEO OU NO CITOPLASMA DA CÉLULA INFECTADA
• A SÍNTESE PROTEICA VIRAL É SEMPRE!! NO CITOPLASMA DA CÉLULA INFECTADA
DEFINIÇÕES-PROTEÍNASVIRAIS
• PROTEÍNAS ESTRUTURAIS– TODAS AS PROTEÍNAS DO VÍRUS
MADURO
• PROTEÍNAS NÃO-ESTRUTURAIS– CODIFICADAS PELO VÍRUS E QUE NÃO
SÃO EMPACOTADAS NA PARTÍCULA VIRAL MADURA (SÃO REGULATÓRIAS)
Ex: O genoma do HIVEx: O genoma do HIVEx: O genoma do HIVEx: O genoma do HIV
•Três genes estruturais
•Sequencias repetitivas regulatórias (LTRs)
•Genes regulatórios (não empacotados no virion)
VIRUS CARREGAM INFORMAÇÃO GENÉTICA PARA:
• ASSEGURAR A REPLICAÇÃO DE SEU
PRÓPRIO GENOMA
• ASSEGURAR O EMPACOTAMENTO DE SEU
GENOMA NO NUCLEOCAPSÍDEO
• ALTERAR A ESTRUTURA OU FUNÇÃO DA
CÉLULA HOSPEDEIRA
ESTRATÉGIAS DOS VÍRUS DE GENOMA RNA
RNA -> RNARNA polimerase dependente de RNA
RNA -> DNADNA polimerase dependente de RNAtranscriptase reversa
Célula hospedeira DNA -> RNA
RNA polimerase dependente de DNA
Quando o genoma viral já é um mRNA
GENOMAS DE RNA DE SENSOPOSITIVO (“PLUS”)
AAA
mRNA de senso positivo
VIRUSRNA DE POLARIDADE
POSITIVA
• EXEMPLOS
• PICORNAVIRUS (Ex: Poliovírus)
• TOGAVIRUS (Ex: Rubéola)
• FLAVIVIRUS (Ex: Dengue)
• RETROVÍRUS Ex: HIV
REPLICAÇÃO DO RNA
• RNA polimerase viral (replicase)
• Fatores proteicos do hospedeiro envolvidos como acessórios de replicação;
• Novas fitas de RNA positivas servem para:– Empacotamento viral– Moldes para replicação– Moldes para mais tradução
REPLICAÇÃO DORNA VIRAL
RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 3’5´VPg
RNA (- SENSO) 3’ 5´VPg
RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 3’5´VPg
RNA GENÔMICO SENSO POSITIVOAAAAA
tradução
“INTERNAL RIBOSOME ENTRY SITE” (IRES)
RNA GENÔMICO (+ SENSO)AAAAA5´VPg
IRES
codon inicialpara tradução
codon finalpara tradução
POLIPROTEINA
Genomas de RNA senso positivo com DNA intermediário
DSDNA
+RNA
DSDNA
Transcriptase Reversa deve estar empacotada no virion.
Necessitam sintetizar o mRNA
GENOMAS DE RNA DE SENSO NEGATIVO (“MINUS”)
RNA polimerase deve estar empacotada no virion.
AAAmRNA de senso positivo
RNA de senso negativo
VIRUSRNA DE POLARIDADE
NEGATIVAExemplos:
família Rhabdovirus (Vírus da estomatite vesicular; vírus rábico)
família Paramixovirus (PARAINFLUENZA, CAXUMBA, SARAMPO, VÍRUS RESPIRATÓRIO SINCICIAL)
família Filovirus
3’ 5’genoma senso negativo
3’ 5’ (-)
Cópias completas
5’ 3’ (+)
replicaçãotranscrição
mRNAs (positivos)
AAA
AAA
AAA
AAA
AAA
= cap
TRANSCRIÇÃO, TRADUÇÃO, REPLICAÇÃO
GENOMAS DE RNA DUPLA FITA
AAAmRNA de senso positivo
RNA genômico dupla fita
RNA polimerase deve estar empacotada no virion.
Necessitam sintetizar o mRNA
Vírus RNA que não possuem uma fase DNA
-
RNA
Sim
InfecciosoNão
PositivaFita
RNA
Evento Inicial na célulal
Infectividade do RNA
RNA-dependente
RNA polimerase Genoma
SimRNA fita negativa
RNA dupla fita
Não infeccioso
Não infeccioso
Tradução
Transcrição
Transcrição
para transcrição
DNA polimerase dependente de RNA no vírion
Infectividade do RNA
Evento inicial na célula
RNA fita positiva/DIPLÓIDE
Sim Não infecciosoTranscrição reversa
RETROVIRUS
Genoma
ESTRATÉGIAS DOS VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO NUCLEAR• mRNAs são necessários para a síntese de
proteínas– Utiliza a RNA polimerase dependente de DNA, mais
proteínas adicionais da célula hospedeira para a síntese do mRNA viral.
• Precisam replicar o seu próprio DNA– Utiliza a DNA polimerase, mais proteínas adicionais
do hospedeiro para replicar o DNA viral
• ESTA MAQUINARIA ESTÁ NO NÚCLEO CELULAR!!
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ADSORÇÃO, PENETRAÇÃODESNUDAMENTO
NUCLEUS
CYTOPLASM
FORA DA CÉLULA
ds DNA +histones
CICLO LÍTICO DOS VÍRUS DNA NUCLEARES
• FASE PRECOCE (EARLY) – SÍNTESE DE PROTEÍNAS NECESSÁRIAS PARA
A REPLICAÇÃO DO DNA VIRAL– A SÍNTESE DESTAS PROTEÍNAS ALTERA A
SÍNTESE PROTEICA NORMAL DA CÉLULA HOSPEDEIRA
• FASE TARDIA (LATE) -REPLICAÇÃO DO DNA PROPRIAMENTE DITA
– SÍNTESE DE PROTEÍNAS ESTRUTURAIS
Proteínas precoces incluem as:
• Que são necessárias para a transcrição dos mRNA precoces• São necessárias para a síntese do DNA• Alteram a expressão gênica do hospedeiro• Interferem com as defesas anti-virais do hospedeiro• Interferem com o ciclo de regulação celular
Adapted from Broker,T.R. In Processing of RNA. (Apirion, D ed) 181-212, 1984
PRODUTOS GÊNICOS MUITO PRECOCES (“immediate early”)
• Papel no desnudamento viral quando no citoplasma
• Uma vez desnudado, os genes precoces estão prontos para a transcrição
ESTRATÉGIAS DOS 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 nucleares como os parvovírus)
DNA DNA
mRNA
RNA polimerase viral
VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO CITOPLASMÁTICA
TRANSCRIÇÃO PRECOCE DOS VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO
CITOPLASMÁTICA
• Ocorre no citoplasma da célula hospedeira
• RNA polimerase viral empacotada no interior do virion
• Enzimas para capping, metilação, poliadenilação no virion
Inibição da tradução na célula hospedeira
mRNA celularAAAAACAP
Célula não infectada
Subunidade ribosomal +40S normal
mRNA celularAAAAACAP
Subunidade ribosomal +40S alterada
Célula infectada
RESUMO DAS CLASSES VIRAIS DE ACORDO COM O GENOMA
E AS FORMAS DE REPLICAÇÃO
Classe I: DNA dupla fita (Adenovirus; Herpesvirus; Poxvirus; Papovavirus)
Dois grupos:
a) Replicação exclusivamente nuclear (ex: Adenovirus, Papovavirus, Herpesvirus).
Muito precoces Precoces Tardios
b) Replicação citoplasmática (ex: Poxvirus). Contém todos os genes responsáveis pela
transcrição e pela replicação e por isso tem um
genoma maior.
Classe II: DNA Simples fita de senso positivo (Parvovírus)
Replicação ocorre no núcleo e envolve a formação de uma fita de senso negativo que serve de molde para a síntese da fita positivas.
Classe III: RNA dupla fita (Reovirus)
Estes vírus possuem genomas segmentados. Cada segmento gênico é transcrito separadamente para produzir um mRNA monocistrônico.
Classe IV: RNA fita simples de senso positivo(Picornavirus; Calicivirus;
Togavirus; Flavivirus; Coronavirus):
mRNA policistrônico: Ex: Picornavirus; Hepatitis A. Genome RNA = mRNA. Tradução resulta numa poliproteína que é posteriormente clivada em proteínas maduras.
Classe V: RNA Simples fita de senso negativo (Orthomyxovirus; Paramixovirus; Rhabdovirus;
Filovirus; Bunyavirus):
a)Segmentados Ex: Orthomixovirus. Primeiro passo na replicação é a transcrição do RNA senso positivo pela RNA polimerase para produzir mRNAs monocistrônicos que são traduzidos e também servem de molde para a replicação do genoma viral em senso negativo.
b) Não segmentados Ex: Rhabdovirus: Replicação ocorre como acima e os mRNA monocistrônicos são produzidos.
Classe VI: RNA simples fita de senso positivo com DNA como forma intermediária (Retrovirus):
O genoma é de senso positivo e é o único dentre os vírus que é diplóide.O genoma positivo não serve como mRNA mas como molde para a transcrição reversa.
Classe VII: DNA DUPLA FITA COM RNA DE FORMA INTERMEDIÁRIA (Hepadnavirus):
Este tipo de vírus também utiliza a transcrição reversa mas diferentemente dos retrovírus isto ocorre no interior da partícula viral na hora da maturação da partícula viral. Na hora da infecção da célula hospedeira a primeira coisa que acontece é a transcrição do RNA.
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