Onde estão os vírus?

The Foundations of Medical

and Veterinary Virology:

Discoverers and Discoveries Inventors and Inventions

Developers and Technologies

Frederick A. Murphy

University of Texas Medical Branch

O que vamos ver neste módulo:

Um breve histórico da virologia

Onde estão os vírus na biosfera?

O que é um vírus?

Como são multiplicados e identificados?

Como são taxonomicamente agrupados?

O que acontece quando um vírus infecta uma célula?

O que acontece quando um vírus infecta um hospedeiro?

Alguns membros importantes de cada família

Algumas das principais viroses animais

Como é feito o diagnóstico de uma infecção viral?

Como prevenir doenças víricas?

Home page virologia

www6.ufrgs.br/labvir

(aulas, métodos, artigos, referências, material didático)

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Prof. Paulo Michel Roehe

A partir de que momento na história

as enfermidades se tornam epidemiologicamente

importantes ?

Em que situação se dá a transmissão de um agente infeccioso com mais facilidade ?

Assim...

Ou assim?

HISTÓRICO

-SÉCULO 10 AC: VARÍOLA (CHINA)

-HOLANDÊS VOADOR: FEBRE AMARELA

-RAIVA: DESDE OS TEMPOS DOS FARAÓS

O “templo” da varíola

(consultório de Edward Jenner)

Varíola

Cowpox - lesões

“Em 14/05/1796, usando material com cowpox

da mão da ordenhadeira Sarah Nelmes,

Edward Jenner inoculou James Phipps, um

menino de 8 anos de idade. O menino contraiu

cowpox e recuperou-se rapidamente.

No dia 1o de Julho, o menino foi inoculado com

Varíola, e não desenvolveu a doença.....”

1796 E Jenner application of cowpox virus for vaccination against smallpox

Cartoon by

James Gillray,

published in

1801,

depicting

Edward

Jenner at the

Smallpox

Inoculation

Hospital,

St. Pancras,

London,

vaccinating

the populace

with cowpox,

which

(according to

the original

caption) had

’wonderful

effects!’

Coletando material para vacina

poxvírus Microscópio eletrônico

Pox vírus (varíola)

Pox vírus (ectima)

“Árvores filogenéticas”

Organização Mundial de Saúde

Em 1980:

Declara erradicada a varíola

(mas a ameaça terrorista persiste...)

John Hunter (1728-1793)

1793-

1879

J Hunter, G Zinke, W Youatt, P-V

Galtier

beginnings of experimental pathology—experiments to

determine the mode of rabies transmission; inoculation of dogs

and rabbits with saliva from rabid dogs and humans, serial

observations, excision of entry site

Pierre-Victor Galtier

(1846-1908)

In 1793, John Hunter (1754-1809) and Samuel Argent

Bardsley (1764-1851) each published papers

suggesting experiments to determine the mode of

rabies transmission, including the inoculation of

dogs and other species with saliva from rabid dogs

and even from “an hydrophobic human patient.” The

inoculated animals were to be observed, recording

progress of the disease, and of the length of time

beyond which excision of the tissue around the

inoculation site could not longer prevent

development of the disease.

In 1804, Georg Gottfried Zinke (d. 1813), carried out

all the experiments suggested by Hunter except for

using saliva from a human patient – he successfully

produced rabies in healthy dogs, cats and rabbits by

inoculating saliva from rabid dogs. The experiment

with saliva from a human case was carried out in

1821 by François Magendie (1783-1855). At the same

time William Youatt (1776-1847) showed that the

rabbit was a particularly useful experimental animal.

In 1879, Pierre-Victor Galtier (1846-1908), professor at

the Ecole Vétérinaire de Lyon, reintroduced the rabbit

into rabies research – he transmitted rabies to rabbits

and from rabbit to rabbit. Pasteur was aware of the

work of Galtier before he started his work on rabies

in 1880 – he had visited Lyon, where Chauveau had

introduced him to Galtier’s publications. Galtier

received many honors for his work and was

nominated for a Nobel Prize in 1908, but he died a few

months before the Nobel Commission decision.

Abstracted from the historic research of Lise

Wilkinson

1857

>

L Pasteur father of microbiology

Louis Pasteur

(1822-1895)

HISTÓRICO

- Luis Pasteur (1885):

desenvolve a vacina contra a raiva

Vírus da raiva

A primeira vacina contra o antraz

(carbúnculo)

Desmente a teoria da geração

espontânea.

Louis Pasteur

A primeira

vacina contra

a raiva:

Suspensões de

medulas de

coelhos

(gradualmente

menos

dessecadas a 37°C)

inoculadas

após a

exposição

(mordedura)

1903 A Negri discovery of the rabies inclusion body—Negri body

Negri body

Purkinje cell

human brain

Adelchi Negri (1876-1912)

The report by Negri in 1903

immediately stimulated a

scientific debate. Some

months after Negri’s

discovery, Alfonso di Vestea

in Naples, and Paul Remlinger

and Riffat Bey in

Constantinople, showed that

the etiologic agent of rabies

was a filterable agent.

Imunofluorescência direta- raiva

A Raiva hoje em nosso meio:

Último caso de raiva humana: em 1981

Raiva canina eliminada da região Sul há mais de 20 anos.

Porém, ainda endêmica em cães em outras regiões do Brasil

Raiva em morcegos hematófagos e não hematófagos continua endêmica

em todo o Brasil.

Histórico

Loeffler & Frösch (1898): Febre Aftosa

Beijerinck (1899) : Vírus do Mosaico

do Fumo

Beijerinck (“pai da virologia”):

Transmissão da infecção com filtrados:

“Humores malignos”

“contagium vividum fluidum”

Vírus da Febre Aftosa: primeiro vírus de mamíferos descoberto

(Loeffler e Frosch, 1898 )

O filtro de Pasteur-Chamberland

Chamberland Candles (filters)

1884 C Chamberland development of the Chamberland-Pasteur unglazed porcelain

ultra-filter and the autoclave

Vírus do mosaico

do tabaco

Conquerors of Yellow

Fever by Dean Cornwell,

from the series Pioneers

of American Medicine.

Walter Reed and Carlos

Finlay looking on

as Jesse Lazear exposes

James Carroll to an

infected mosquito

1900 W Reed, J Carroll, A Agramonte, J

Lazear, C Finlay

discovery of yellow fever virus (the first human virus, the first

arbovirus, the first flavivirus) and its transmission cycle

Volunteers

Hospital Corps

Camp Columbia

Cuba

September 1900

Cases mosquito inoculation 1900

1 James Carroll Aug 31

2 xx Sept 5

3 Jesse W. Lazear Sept 18

4 John R. Kissinger Dec 8

Antonio Benino Dec 13

5 Spanish Immigrant Oct. 26

6 Becente Presedo Dec 12

7 Niconar Fernandez Dec 13

8 John J. Moran Dec 25

9 Jose Martinez Fernandez Jan 3

Blood inoculations 1901

10 Warren G. Jerunegan Jan 8

11 William Olsen Jan 11

Wallace Forbes Jan. 24

12 William Tamming Jan. 24

13 John H. Andrus Oct 26

Jan 28

Mosquito inoculations 1901

14 Levi E. Folk Oct. 28

Jan 23

15 Clyde L. West Oct. 27

James Hildebrand Feb 3

16 James L. Hanberry Oct 26

Feb 9

17 Char. G. Sontagg Oct. 28

Feb 10

Carrolls Experiments 1901

Pablo Ruis Castillo Sept. 19

18 P. R. C.- Spaniard -} Mosquito

19 Jacinto Mendez Alvarez Spaniard} Mosquito Oct 13

20 Manuel Gutierrez Moran Spaniard} blood injection Oct 21

21 P. Hamann 23 Bol } blood injection Oct 19

22 A.W. Covington} CA} blood injection

23 John R. Bullard} blood injection Oct 23

Volunteers

Camp Columbia

Cuba

1900-1901

The only woman volunteer.

After experimental mosquito exposure she

developed severe yellow fever and died.

Her death in 1901 led to a public outcry

that ended human experimentation.

Clara Maass was the first nurse honored with an

American stamp (issued in 1976).

1900 W Reed, J Carroll, A Agramonte, J

Lazear, C Finlay

discovery of yellow fever virus (the first human virus, the first

arbovirus, the first flavivirus) and its transmission cycle

Clara Louise Maass

HISTÓRICO

-Ellerman & Bang (1908):

transmissão da leucose das aves

-Rous (1911):

sarcoma das aves

-Stanley (1935):

cristalização (vírus do

mosaico do fumo)

-Microscopia eletronica (Max Knott and Ernst Ruska, 1931)

In 1983 avian influenza virus (H5N2) (fowl plague virus)

appeared in Pennsylvania, killing 17 million chickens, and

costing more than $65M. The same kind of mutation to

virulence occurred in the commercial broiler industry of

Mexico in the 1990s and in Asia from 1995 onward.

1901 E Centanni, E Savonuzzi, A Lode, J

Gruber

discovery of fowl plague virus (avian influenza virus, the first

orthomyxovirus)

from R. G. Webster

Em 1947 Jonas Salk foi nomeado chefe da pesquisa em vírus na University of Pittsburgh.

Começou a trabalhar como vírus da polio. Para começar, ele tinha que examinar 125

amostras de vírus. Ele descobriu que eles consistiam basicamente três tipos distintos, e

que uma vacina deveria incluir estes tipos para proteger contra todas as amostras do vírus.

Um dos maiores problemas à época era produzir vírus suficiente para preparar a vacina.

Em 1948 J.F. Enders, T.H. Weller e F.C. Robbins) multiplicaram o virus em pedaços de

tecidos, sem a necessidade de um organismo intacto, como embriões de galinha.

Bactérias freqüentemente contaminavam os tecidos,

mas a equipe de Enders experimentou a penicilina–

descoberta 20 anos antes por Alexander Fleming

e desenvolvida nos 1940s por Ernst Chain and

Howard Florey – capaz de evitar o crescimento

bacteriano.

A partir daí vírus como o do sarampo e da polio

puderam ser multiplicados em grandes quantidades.

Esta equipe ganhou o Prêmio Nobel de 1954 de

fisiologia/medicina.

Fonte: http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/dm52sa.html

Jonas Salk e a vacina contra a poliomielite (1952)

\

EXISTEM VÍRUS EM TODAS AS ESPÉCIES

QUE TEM CÉLULAS! (e a imensa maioria deles não são patogênicos!)

_______________ BACTÉRIAS PLANTAS ANIMAIS _______________

Mas, afinal, o que é um vírus?

Vírus: definição Microorganismos que se multiplicam - dentro de células vivas, -usam ( em maior ou menor grau) o sistema de síntese das células; - induzem a síntese de ácido nucléico viral e proteínas capazes de auxiliá-los a infectar novas células.

- Seu único objetivo é perpetuar-se na natureza; - A maioria não causa doença; - Alguns são claramente benéficos! - Transferem genes entre espécies!

Propriedades dos VÍRUS em comparação com

outros microorganismos

MULTIPLICAÇÃO DNA

SENSIBILIDADE A:

EM DIVISÃO + _________________

MEIO NÃO VIVO BINÁRIA RNA RIBOSSOMOS ANTIBIÓT. IFN

_________________________________________________________________

Bactéria + + + + + -

Mycoplasma + + + + + -

Rickettsia - + + + + -

Clamídia - + + + + +

Vírus - - - - - + ______________________________________________

Medidas comuns em virologia

Micron () = 1/1 000 mm (10-3 mm)

Nanômetro (nm) = 1/1 000 000 mm (10-6 mm)

Ângstrom (Å) = 1/ 10 000 000 mm (10-7 mm)

Dalton (Da, D, KDa)= 1,66 x 10 –24 g

Tamanho dos vírus: de 15 a 300 nm

Exceção: Ebola => até 14 000 nm

300 nm

O QUE É UM “VÍRION” ?

É UMA PARTÍCULA VIRAL

COMPLETA,

sinônimo de:

UMA PARTÍCULA VIRAL

INFECCIOSA

UM VíRION de ADENOVÍRUS)

ESTRUTURA

DOS VÍRUS

Núcleo (é o genoma)

Capsídeo (composto por capsômeros)

Alguns vírus tem ainda:

Envelope (derivado de membranas,

com proteínas codificadas pelo vírus)

ESTRUTURA DOS VÍRUS

CAPSÍDEO

ENVELOPE

NÚCLEO

Genomas virais DNA RNA

Fita simples (fs) (“single stranded”)

Fita dupla (fd) (“double stranded”)

Circular

Polaridade positiva (+) ou negativa (-)

Segmentado

Dupla fita, segmentado

fita simples

DNA

fita dupla (todos os demais)

Os genomas virais

herpesvírus

Circovírus (TTV) Parvovírus (B19)

adenovírus

Os genomas virais de RNA

fita simples

RNA

fita dupla

ebola RSV

rotavírus reovírus

Raiva Ebola Vírus respiratório

sincicial

( a maioria)

(poucos)

GENOMAS DE RNA

Genomas de RNA de fita

positiva e negativa:

positiva: aug gca cga

met ala arg

negativa: uac cgu gcu

picorna

raiva

GENOMAS DE RNA

polaridade positiva:

são capazes de sintetizar proteínas a partir

de seu genoma, que é igual ao mRNA !

polaridade negativa:

necessitam sintetizar seu mRNA para

depois poder sintetizar proteínas !

Genomas virais

Ácido Nucléico

DNA

RNA

Fita dupla

Positiva

Negativa

RNA DNA

Fita simples

Fita dupla

Fita simples

Alguns genomas de RNA tem

“Cap”, assim como o mRNA !

HN 2

N

OH OH

O

N N

N

CH 3

O

CH 2 O P O P O P O CH 2

O O O

O -

O -

O -

7 - metil

guanosina

Ponte Trifosfato

BASE O

BASE O

BASE O

P O CH 2

O

O -

O

P O CH 2

O

O -

O

O CH 3

O CH 3

P O OH

Outros genomas de RNA virais tem cauda

de poli-A como os mRNAs ! Cap A n

m7Gppp Nm (Nm) N AAAAAAA OH

( Poly A) HN 2

N

OH OH

O -

N N

N

CH 3

O

CH 2 O P O P O P O CH 2

O O O

O -

O -

O -

7 - methyl guanosine

Triphosphate bridge

BASE O

BASE O

BASE O

P O CH 2

O

O -

O

P O CH 2

O

O -

O

O CH 3

O CH 3

P O OH

Alguns vírus fazem transcrição reversa

Vírus com transcriptase reversa

Retroviridae

Hepadnaviridae

Imunodeficiencia humana (HIV)

imunodeficiencia bovina,

imunodeficiência felina

Leucose dos bovinos e das aves

Visna/maedi, Artrite-encefalite caprina

Hepatite B

O CAPSÍDEO

cpv_stereo.mov

Simetria icosaédrica Simetria helicoidal

FUNÇÕES DO CAPSÍDEO

Empacotamento

Proteção do ácido nucléico (AN)

Transporte do AN p/outras

células

Fornece a especificidade para a

adsorção

Capsídeo viral

Capsômeros

(formam o capsídeo)

Núcleo + capsídeo =

Nucleocapsídeo

ARRANJO DOS CAPSÔMEROS

Penton

Hexon

(5 unidades em torno)

(6 unidades em torno )

Simetria do nucleocapsídeo

1- Icosaédrica ou cúbica (picorna, adeno)

Simetria do nucleocapsídeo 1- Icosaédrica

Simetria helicoidal (rhabdo, orthomyxo, paramyxo)

Influenza (segmentado)

Raiva (não segmentado)

Vírus respiratório sincicial

(não segmentado)

(Podem ser segmentados ou não)

Ebola

(não segmentado)

Simetria do nucleocapsídeo

3- Complexa (somente os poxvírus)

Algumas formas

(Obs: a forma não necessariamente reflete a simetria do nucleocapsídeo!)

adenovírus

nucleocapsídeo

de paramixovírus

parvovírus papilomavírus

100 nm

Algumas formas

herpesvírus

parainfluenza

vírus influenza

poxvírus

O ENVELOPE

Frouxo em relação ao capsídeo

Intimamente ligado ao capsídeo

PROTEÍNA frequentemente

glicosilada

ENVELOPE

VIRAL

bicamada

fosfolipídica

CAPSÍDEO

Membrana da célula hospedeira

Bicamada

Lipídica

PROTEINAS CELULARES

+ +

+ + +

-

-

- -

+ +

+ + -

+ + +

+ +

+

+ +

+ +

+

-

- -

- - -

- -

-

- - -

- - -

+ - - +

+

+

-

PEPLôMEROS (Frequentemente são glicosilados, i.é., são glicoproteínas )

PROTEÍNA

CADEIA LATERAL DE

CARBOHIDRATO

Ligação nas proteínas

do capsídeo

COOH

ENVELOPE VIRAL

BICAMADA

LIPÍDICA

Proteínas estruturais e

não-estruturais

O quê as proteínas virais fazem?

Protegem o ácido nucléico

Ligam-se a receptores nas células

Penetram na membrana celular

Ajudam a replicar o ácido nucléico (alguns)

Começam o programa de replicação(alguns)

Modificam a célula hospedeira (alguns)

Fim do bloco

Virologia

Conhecimento dos alunos após a

aula?

Mar do conhecimento

O iceberg da virologia

Alunos ?