1 VIROLOGIA BÁSICA E CLÍNICA Profa. Coordenadora: Célia Regina Monte Barardi MIP, CCB, 3° andar sala 311 Professores.

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1 1 VIROLOGIA BÁSICA E CLÍNICA Profa. Coordenadora: Célia Regina Monte Barardi cbarardi@ccb.ufsc.br MIP, CCB, 3° andar sala 311 www.lvapli.ufsc.br Professores colaboradores: Cláudia Maria Oliveira Simões CIF/CCS Aguinaldo Roberto Pinto MIP/CCB Carlos Roberto Zanetti MIP/CCB

2 2 OBJETIVO GERAL: O programa da disciplina MIP 5213, Virologia Básica e Clínica, tem por objetivo fornecer as bases fundamentais necessárias para conhecer os principais vírus causadores de doenças, suas estruturas, formas de replicação, e os mecanismos responsáveis pela sua patogenicidade.

3 3 Livro Texto CAPA: Brochura Guanabara Koogan ISBN: 9788527707152 268 páginas

4 4 ESTRUTURA DO CURSO Introdução à Virologia –Estrutura e classificação viral Virologia básica Virologia clínica

5 5 10/08) Classificação e nomenclatura, estrutura e composição dos vírus (2T) Célia 17/08) Estratégias de replicação dos vírus DNA e RNA (2T) Célia 24/08) Vírus do sarampo, caxumba e rubéola (2T) Célia 31/08) AULA DUPLA: Vírus oncogênicos (2T) Aguinaldo & Vírus da imunodeficiência humana (2T) Aguinaldo 07/09) Feriado Nacional 14/09 AULA DUPLA: Vírus da Influenza, parainfluenza, vírus respiratório sincicial (2T) Célia & Arbovírus (2T) Célia 21/09) Vírus herpéticos (2T) Cláudia 28/09) Rinovírus e Coronavírus causadores de infecções respiratórias (2T) Cláudia 05/10) I avaliação 12/10) Feriado Nacional 19/10) AULA DUPLA: Vírus causadores de gastroenterites: rotavírus, astrovírus e norovírus (2T) Célia & Adenovírus e as múltiplas doenças por ele causadas (2T) Célia 26/10) Vírus Rábico (2T) Zanetti 02/11) Feriado Nacional 09/11) AULA DUPLA: Vírus das hepatites A, B, C, D e E (4T) Cláudia 16/11) Feriado Nacional 23/11) Interações vírus-hospedeiro e evasão da resposta imune (2T) Zanetti 30/11) Tratamento das infecções virais (2T) Cláudia 07/12) II avaliação (data a definir) Provas de segunda chamada para alunos que perderam provas CRONOGRAMA 2007-2

6 6 VIROLOGIA BÁSICA Estruturas virais distintas Diferentes modos de replicação dos vírus Implicações no: –diagnóstico –tratamento –prevenção

7 7 VIROLOGIA CLÍNICA ENVOLVERÁ ABORDAGENS DE: –RESERVATÓRIOS VIRAIS –MODOS DE TRANSMISSÃO VIRAL –ETIOLOGIA DAS DOENÇAS VIRAIS –MÉTODOS DE INATIVAÇÃO DOS VÍRUS –MEDICAMENTOS ANTIVIRAIS –DESENVOLVIMENTO DE RESISTÊNCIA AOS ANTIVIRAIS –INTERAÇÃO DOS VÍRUS COM OS HOSPEDEIROS

8 8 UM POUCO DE HISTÓRIA E EVOLUÇÃO BASEADO NA PRESENÇA DOS VÍRUS NA FACE DA TERRA

9 9 SÉCULO XIX A.C. Cidadão do povo retratado com seqüela de poliomielite Faraó Ramsés V com seqüelas de varíola na face

10 10 Final do século XIX: Os pesquisadores perceberam que certas doenças, como a raiva e a febre aftosa, eram causadas por partículas que pareciam se comportar como bactérias, mas eram muito menores. Classificaram estas estruturas como as formas mais simples de vida.

11 11 1915: Félix d´Herelle descobriu pontos de lise em culturas de bactérias causadoras de desinterites denominando estes pontos de de placas. Os agentes causaores das placas foram por ele denominadosbacteriófagos, conseguindo ainda definir suas propriedades lítica e lisogênica. É considerado o pai da Virologia Moderna

12 12 Em 1935, Wendell M. Stanley (Prêmio Nobel de Química em 1946) da Universidade de Rockfeller cristalizou pela primeira vez o vírus do mosaico do tabaco. Concluíu que os vírus consistiam de um pacote de agentes bioquímicos complexos mas lhefaltavam sistemas essenciais das funções metabólicas. Os vírus foram rebaixados a meros agentes inertes já que se assemelham mais a um conjunto químico do que a um organismo vivo.

13 13 Alguns cientistas acreditam que os vírus podem ter sido resultado de genes de hospedeiros, que durante a evolução, escaparam e adquiriram um revestimento proteico. Verdade ou mito???

14 14 Os vírus trocam informações genéticas diretamente com os organismos vivos. A maior parte dos vírus conhecidos e não conhecidos é persistente, inócua, não patogênica e pode permanecer dormente por longos períodos ou então se replicar em taxas lentas e estáveis, escapando da resposta imunológica.

15 15 O genoma de um vírus pode colonizar permanentemente seu hospedeiro, adicionando genes virais ao organismo invadido e até tornando-se parte fundamental de seu material genético.

16 16 A enorme população dos vírus, combinada com suas taxas aceleradas de replicação e mutação, faz deles a maior fonte potencial de inovação genética. E genes de origem viral podem viajar, invadir outros organismos e contribuir para a mudança evolutiva!!!

17 17 Outras descobertas que colocam os vírus como participantes da evolução

18 18 O gene da DNA Polimerase do bacteriófago T4 tem parentesco estreito com outros genes de DNA Polimerases nos eucariontes e nos vírus que os infectam. Mais estudos demonstraram que as enzimas responsáveis pela replicação do DNA em eucariontes tem provavelmente origem viral.

19 19 VIVOS OU NÃO, É TEMPO DE RECONHECER OS VÍRUS E ENXERGÁ-LOS EM SEU CONTEXTO NATURAL NÃO SÓ COMO CAUSADORES DE DOENÇAS MAS TAMBÉM FAZENDO PARTE DA TEIA DA VIDA!!

20 20 VÍRUS COMO VETORES DE DOENÇAS EM HUMANOS, ANIMAIS E PLANTAS

21 21 Doenças decorrentes das infecções virais Doença, seguida por recuperação Doenças persistentes Doenças fatais Doenças congênitas Fator de contribuição ao câncer Fator desencadeante de outras doenças

22 22 Algumas consequências das infecções virais 50% de todas as ausências no trabalho e escola Crianças: – 7 ou mais infecções virais por ano que requerem pelo menos uma visita ao hospital ou ao médico

23 23 MAS….OS VÍRUS TAMBÉM PODEM SER VETORES IMPORTANTES DE CURA OU PREVENÇÃO DE DOENÇAS! DESENVOLVIMENTO DE VACINAS TERAPIA GÊNICA FERRAMENTAS PARA INVESTIGAR OS HOSPEDEIROS CELULARES VETORES DE CLONAGEM DE GENES

24 24 Organização hierárquica dos vírus segundo o International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) Ordem: (Mononegavirale, Nidovirale e Caudovirale) Família: ( Poxviridae, Herpesviridae, Parvoviridae, Paramyxoviridae, etc) Subfamília: sufixo virinaes Gênero: sufixo vírus Espécie: vírus (ainda....subespécies, estirpes, variantes, grupos e subgrupos)

25 25 Exemplos de nomenclaturas: Família: Poxviridae, Subfamília: Chordopoxvirinae, Gênero: Orthopoxvírus, Espécie: Vaccinia vírus Família: Picornaviridae, Gênero: Enterovírus, Espécie: Poliovírus 1

26 26 VIROLOGIA DEFINIÇÃO DE TERMOS partícula viral completa e infecciosa= virion Proteínas que revestem o genoma viral = capsídeo capsídeo + genoma = nucleocapsídeo Alguns vírus podem conter ainda um envelope com proteínas associadas Envelope: Natureza glicolipídica, derivado da célula hospedeira e com proteínas associadas

27 27 COMO SE ORGANIZAM OS VÍRUS? GENOMA DE ÁCIDO NUCLEICO : –DNA OU RNA CAPA PROTEICA –PROTEÇÃO E ENTRADA NO HOSPEDEIRO ENVELOPE GLICOLIPÍDICO EM ALGUNS VÍRUS PEQUENOS (20-400nm) PARASITAS INTRACELULARES OBRIGATÓRIOS

28 28 ESPECTRO DE HOSPEDEIROS PODE SER AMPLO OU RESTRITO PODEM SER CÉLULAS DE INSETOS, ANIMAIS, HUMANAS, DE PLANTAS OU AINDA FUNGOS E BACTÉRIAS NÃO CRUZAM A BARREIRA EUCARIOTO/PROCARIOTO

29 29 FATORES QUE AFETAM O NÚMERO DE HOSPEDEIROS RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR DISPONIBILIDADE DE UTILIZAR A MAQUINARIA DE REPLICAÇÃO DA CÉLULA HABILIDADE DE SAIR DA CÉLULA E ESPALHAR-SE PARA OUTRAS CÉLULAS RESPOSTA ANTI-VIRAL DO HOSPEDEIRO

30 30 RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR PERMITEM A ENTRADA DO VÍRUS NA CÉLULA

31 31 REPLICAÇÃO VIRAL VÍRUS, NA SUA FORMA ATIVA, MULTIPLICAM-SE RAPIDAMENTE UMA ÚNICA PARTÍCULA VIRAL PRODUZ UMA VASTA PROGÊNIE VIRAL VÍRUS DE GENOMA DNA PODEM CORRIGIR ERROS DE REPLICAÇÃO (PROOF-READING), VÍRUS RNA NÃO PODEM.

32 32 ALTERAÇÕES GENÉTICAS VIRAIS MUTAÇÃO RECOMBINAÇÃO GENÉTICA COM OUTROS VÍRUS

33 33 ORIGEM DAS ALTERAÇÕES GENÉTICAS ESPONTÂNEAS (Puntuais,Inserção,Deleção, Recombinação) Luz Ultra-violeta, Raios-X, quimicamente induzidas. –Erros da polimerase- muito freqüentes em vírus de genoma RNA

34 34 Alguns exemplos de mutantes HOT MUTANTS –Crescem melhor em altas temperaturas do que os tipos selvagens (não mutantes) –São menos susceptíveis à febre do hospedeiro MUTANTES ATENUADOS –Sintomas mais leves ou assintomáticos –Desenvolvimento de vacinas MUTANTES FREQÜENTES –Fogem da resposta imune do hospedeiro

35 35 FORMATOS DOS VÍRUS

36 36 SIMETRIA DO CAPSÍDEO ICOSAHÉDRICO HELÍPTICO COMPLEXO

37 37 SIMETRIA ICOSAHEDRICA http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/Video/Video.html 20 triângulos equiláteros (faces) 12 vértices (icoságono)

38 38 SIMETRIA ICOSAHEDRICA Forma icosaédrica mais simples: cada face do icoságono é construída por 3 subunidades estruturais ou protômeros com 60 subunidades

39 39 SIMETRIA ICOSAHEDRICA 3 protômeros agrupados =capsômero

40 40 Ex: Adenovirus Subunidades de capsômeros em grupos de 6= hexons ou hexâmeros Subunidades agrupadas nos vértices=pentons ou pentâmeros

41 41 Simetria Helíptica ou Helicoidal Comprimento controlado pelo ácido nucleico A hélice pode ser rígida ou flexível com formato de cilindro ou tubo

42 42

43 43

44 44 Ex: VIRUS DO MOSAICO DO TABACO adapted from: Klug and Caspar Adv. Virus Res. 7:225

45 45 SIMETRIA COMPLEXA Ex: FAMÍLIA POXVÍRUS Bacteriófago T4

46 46 ENVELOPE OBTIDOS PELO BROTAMENTO ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR OU NUCLEAR NATUREZA GLICOLIPÍDICA POSSIBILIDADE DE DEIXAR A CÉLULA SEM MATÁ-LA (BROTAMENTO) CONTÉM PELO MENOS UMA PROTEÍNA CODIFICADA PELO VÍRUS A PERDA DO ENVELOPE RESULTA EM PERDA DA INFECTIVIDADE

47 47 5 TIPOS BÁSICOS DE ESTRUTURAS VIRAIS HELÍPTICO HELÍPTICO ENVELOPADO ICOSAHEDRICO ENVELOPADO COMPLEXO ICOSAHEDRICO Adapted from Schaechter et al., Mechanisms of Microbial Disease nucleocapsid icosahedral nucleocapsid nucleocapsid helical nucleocapsid lipid bilayer glycoprotein spikes = peplomers

48 48 simetria –icosahédrica, helíptica ou complexa? envelopado ou não-envelopado? número de capsômeros? CLASSIFICAÇÃO DO CAPSÍDEO

49 49 RNA ou DNA? segmentado ou não-segmentado? linear ou circular? simples-fita ou dupla-fita? se simples-fita: –o genoma mRNA é senso (+) ou senso (-)? CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS NUCLEICOS VIRAIS

50 50 HERPESVIRIDAE HEPADNAVIRIDAE ENVELOPADOS PAPILLOMAVIRIDAE POLIOMAVIRIDAE CIRCULARES ADENOVIRIDAE LINEARES NÃO-ENVELOPADOS DUPLA FITA PARVOVIRIDAE SIMPLES FITA NÃO-ENVELOPADOS POXVIRIDAE ENVELOPADOS COMPLEXOS VIRUS DNA Modified from Volk et al., Essentials of Medical Microbiology, 4th Ed. 1991 Todas as famílias mostradas são icosahedricas com exceção dos poxviruses

51 51 FLAVIVIRIDAE TOGAVIRIDAE RETROVIRIDAE ICOSAHEDRICOS CORONAVIRIDAE HELIPTICOS ENVELOPADOS ICOSAHEDRICOS PICORNAVIRIDAE CALICIVIRIDAE NÃO-ENVELOPADOS SIMPLES FITA SENSO POSITIVO BUNYAVIRIDAE ARENAVIRIDAE ORTHOMYXOVIRIDAE PARAMYXOVIRIDAE RHABDOVIRIDAE FILOVIRIDAE SIMPLES FITA SENSO NEGATIVO REOVIRIDAE DUPLA-FITA VIRUS RNA ENVELOPADOS HELIPTICOSICOSAHEDRICOS NÃO-ENVELOPADOS Modified from Volk et al., Essentials of Medical Microbiology, 4th Ed. 1991

52 52 RESUMO Os vírus são parasitas que estão no limiar entre a vida e a matéria inerte. Eles possuem os mesmos tipos de proteínas e ácidos nucleicos que formam as células vivas, mas precisam da ajuda delas para se replicar e se espalhar.

53 53 Um enorme número de vírus se replica e sofre mutações constantemente. Esse processo produz muitos genes novos. Um gene inovador, com uma função útil, pode ser eventualmente incorporado ao genoma de uma célula hospedeira e se tornar parte permanente do genoma daquela célula.