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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
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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
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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.
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Como a natureza dos genomas virais interferem na
forma de replicação e estabilidade viral?
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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
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6
Estratégias de Replicação Vírus de DNA
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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
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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
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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
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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
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11
TRANSCRIÇÃO MUITO PRECOCE
α-mRNAs (IMMEDIATE-EARLY) EVENTOS INICIAIS
SJ Flint et al. Principles of Virology (2004)
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12
Genes Precoces/Produtos
• Replicação DNA • Transcrição e modificação de RNA• Poucas proteínas estruturais são expressas
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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
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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
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15
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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.
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EXEMPLOS DE VÍRUS DE DNA DUPLA FITA DE REPLICAÇÃO NUCLEAR
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18
PAPILOMAVIRUSPOLIOMAVIRUS
• pequenos (40-60nm) • capsideo icosaédrico• não envelopados• genoma: ds DNA (circular)
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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
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20
ADENOVIRUS
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/ICTVdB/em_adeno.gif
• linear, dupla fita de DNA• Não envelopado• icosaedrico• 70nm de diametro
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Replicam no núcleo das células hospedeiras;
~ após 40 minutos da penetração na célula, os vírions podem ser observados próximos ao núcleo
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• 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.
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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29
EXEMPLO: POXVÍRUS
lb - lateralc - core
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30
Estratégias de Replicação Vírus de RNA
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Genomas Virais – RNA
Vírus de genoma RNA são muito abundantes no planeta TERRA
RNA RNA
RNA pol. depende de RNA
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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.
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33
Não necessita da síntese de mRNA
Genoma: Fita RNA senso-positivo
AAA(+) senso mRNA
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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
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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
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36
Sítio de entrada interna no ribossomo (IRES)
GENOMA RNA (SENSO +) AAAAAVPg
IRES
Codon de iniciaçãoCodon de terminação
POLIPROTEÍNA
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37
Genoma RNA (+ SENSO) AAAAA
Tradução
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38
Replicação do RNA
GENOMA RNA (+ SENSO) 3’VPg
RNA (- SENSO) 3’ VPg
3’VPgGENOMA RNA (+ SENSO)
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39
PICORNAVIRUS
• Pequeno• Icosaédrico• RNA senso positivo• Não envelopado
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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 (+)
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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
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42
FITA NEGATIVA NÃO SEGMENTADA
Exemplos:
Rabdovirus
Paramixovirus
Filovirus
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43
(RNA)
Glicoproteínas
Bicamada lipídica
Complexo Proteico
Proteínas M
RABDOVIRUS
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44
polimerase
intracelular
extracelular
Esquema
Proteína M
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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.
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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
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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
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48
FAMÍLIA DOS REOVÍRUSGENOMA: DUPLA FITA RNA
Capsídeo externo
Capsídeo interno
RNA polimerase 5’ e enzimas de
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49
FAMÍLIA DOS REOVÍRUS
• Inclui:-REOVÍRUS-ROTAVÍRUSImportantes patógenos humanos– ORBIVÍRUS
• Inclui vírus causador de febre em galinhas
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50
ROTAVÍRUS
Erskine Palmer, CDC
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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
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Genomas Virais – Simples fita RNA Senso + com DNA intermediário
- Família Retroviridae
Patógeno humano significante:
HIV
Transcriptase Reversa deve estar empacotada no virion.
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Genoma HIV
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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 -