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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.

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1 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

2 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

3 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.

4 Como a natureza dos genomas virais interferem na forma de replicação e estabilidade viral?

5 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 6 Estratégias de Replicação Vírus de DNA

7 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 emprestadosda célula hospedeira

8 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 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) , 1984 As duas fitas do genoma são transcritas a mRNA

10 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 11 TRANSCRIÇÃO MUITO PRECOCE α-mRNAs (IMMEDIATE-EARLY) EVENTOS INICIAIS SJ Flint et al. Principles of Virology (2004)

12 12 Genes Precoces/Produtos Replicação DNA Transcrição e modificação de RNA Poucas proteínas estruturais são expressas

13 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 -mRNA

14 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 15

16 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.

17 EXEMPLOS DE VÍRUS DE DNA DUPLA FITA DE REPLICAÇÃO NUCLEAR

18 18 PAPILOMAVIRUS POLIOMAVIRUS pequenos (40-60nm) capsideo icosaédrico não envelopados genoma: ds DNA (circular)

19 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 20 ADENOVIRUS linear, dupla fita de DNA Não envelopado icosaedrico 70nm de diametro

21 Replicam no núcleo das células hospedeiras; ~ após 40 minutos da penetração na célula, os vírions podem ser observados próximos ao núcleo

22 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.

23 Vírus Herpéticos 120 a 300 nm Genoma DNA de fita dupla Capsídeo - simetria icosaédrica Tegumento com proteínas e enzimas virais Envelope lipoproteíco com espículas de glicoproteínas

24 24 HERPESVIRUS herpes simplex virus Epstein Barr virus Varicella zoster virus electron micrograph by Linda Stannard:

25 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 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

27 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)

28 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 29 EXEMPLO: POXVÍRUS lb - lateral c - core

30 30 Estratégias de Replicação Vírus de RNA

31 Genomas Virais – RNA Vírus de genoma RNA são muito abundantes no planeta TERRA RNA RNA pol. depende de RNA

32 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 33 Não necessita da síntese de mRNA Genoma: Fita RNA senso-positivo AAA (+) senso mRNA

34 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 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 36 Sítio de entrada interna no ribossomo (IRES) GENOMA RNA (SENSO +) AAAAAVPg IRES Codon de iniciação Codon de terminação POLIPROTEÍNA

37 37 Genoma RNA (+ SENSO) AAAAA Tradução

38 38 Replicação do RNA GENOMA RNA (+ SENSO) 3VPg RNA (- SENSO) 3 VPg 3 GENOMA RNA (+ SENSO)

39 39 PICORNAVIRUS Pequeno Icosaédrico RNA senso positivo Não envelopado

40 Genomas Virais – Simples fita RNA Senso 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 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 42 FITA NEGATIVA NÃO SEGMENTADA Exemplos: Rabdovirus Paramixovirus Filovirus

43 43 (RNA) Glicoproteínas Bicamada lipídica Complexo Proteico Proteínas M RABDOVIRUS

44 44 polimerase intracelular extracelular Esquema Proteína M

45 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 46 Genomas Virais – Dupla Fita de RNA AAA (+ve) sense mRNA Double-stranded genomic RNA Enzimas de RNA modificadores são embalados em virion. RNA polimerase deve ser embalada em virion

47 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 48 FAMÍLIA DOS REOVÍRUS GENOMA: DUPLA FITA RNA Capsídeo externo Capsídeo interno RNA polimerase 5 e enzimas de

49 49 FAMÍLIA DOS REOVÍRUS Inclui: -REOVÍRUS -ROTAVÍRUS Importantes patógenos humanos – ORBIVÍRUS Inclui vírus causador de febre em galinhas

50 50 ROTAVÍRUS Erskine Palmer, CDC

51 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

52 Genomas Virais – Simples fita RNA Senso + com DNA intermediário - Família Retroviridae Patógeno humano significante: HIV Transcriptase Reversa deve estar empacotada no virion.

53 Genoma HIV

54 Genoma DNA polimerase dependente de RNA- (transcriptase reversa) Infectividade do RNA Evento inicial na células RNA de polaridade positiva SimNão infecciosoTrancrição reversa RETROVIRUS Genoma RNA polimerase dependente de RNA Infectividade do RNA Evento inicial na células RNA de polaridade positiva SimInfecciosoTradução Vírus RNA de senso + (não retrovírus) Genoma RNA polimerase dependente de RNA Infectividade do RNA Evento inicial na células RNA de polaridade negativa SimNão InfecciosoReplicação Vírus RNA de senso -


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