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.

herpesvirus, paramyxovirus, HIV PENETRAÇÃO herpesvirus, paramyxovirus, HIV

PENETRAÇÃO VÍRUS NÃO ENVELOPADOS 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.

ENDOCITOSE DE VÍRUS NÃO ENVELOPADOS CITOPLASMA 17

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-PROTEÍNAS VIRAIS 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 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 -> RNA RNA polimerase dependente de RNA RNA -> DNA DNA polimerase dependente de RNA transcriptase reversa Célula hospedeira DNA -> RNA RNA polimerase dependente de DNA

Quando o genoma viral já é um mRNA GENOMAS DE RNA DE SENSO POSITIVO (“PLUS”) proteínas AAA mRNA de senso positivo

RNA DE POLARIDADE POSITIVA VIRUS RNA 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 DO RNA VIRAL 5´VPg 3’ 5´VPg 3’ 5´VPg 3’ RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 5´VPg 3’ RNA (- SENSO) 5´VPg 3’ RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 5´VPg 3’

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO AAAAA tradução

“INTERNAL RIBOSOME ENTRY SITE” (IRES) RNA GENÔMICO (+ SENSO) 5´VPg AAAAA codon final para tradução POLIPROTEINA codon inicial para tradução

Genomas de RNA senso positivo com DNA intermediário Transcriptase Reversa deve estar empacotada no virion. DS DNA DS DNA + RNA

Necessitam sintetizar o mRNA GENOMAS DE RNA DE SENSO NEGATIVO (“MINUS”) RNA polimerase deve estar empacotada no virion. proteínas mRNA de senso positivo AAA RNA de senso negativo

RNA DE POLARIDADE NEGATIVA VIRUS RNA DE POLARIDADE NEGATIVA Exemplos: família Rhabdovirus (Vírus da estomatite vesicular; vírus rábico) família Paramixovirus (PARAINFLUENZA, CAXUMBA, SARAMPO, VÍRUS RESPIRATÓRIO SINCICIAL) família Filovirus

TRANSCRIÇÃO, TRADUÇÃO, REPLICAÇÃO genoma senso negativo 3’ 5’ Cópias completas 5’ 3’ (+) replicação transcrição mRNAs (positivos) AAA AAA AAA AAA 3’ 5’ (-) AAA = cap

Necessitam sintetizar o mRNA GENOMAS DE RNA DUPLA FITA RNA polimerase deve estar empacotada no virion. proteínas mRNA de senso positivo AAA RNA genômico dupla fita

Vírus RNA que não possuem uma fase DNA Infectividade do RNA polimerase Genoma RNA RNA Evento Inicial na RNA- dependente célulal para transcrição RNA Infeccioso Tradução Não Fita Positiva RNA fita negativa Não infeccioso Transcrição Sim Não infeccioso RNA dupla fita Transcrição - Sim

RETROVIRUS Genoma DNA polimerase dependente de RNA no vírion Infectividade do RNA Evento inicial na célula RNA fita positiva/DIPLÓIDE Sim Não infeccioso Transcrição reversa 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!!

ADSORÇÃO, PENETRAÇÃO DESNUDAMENTO FORA DA CÉLULA ds DNA + histones NUCLEUS CYTOPLASM 17

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: Adapted from Broker,T.R. In Processing of RNA. (Apirion, D ed) 181-212, 1984 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

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)

VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO CITOPLASMÁTICA mRNA RNA polimerase viral

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 Célula não infectada mRNA celular AAAAA CAP Subunidade ribosomal +40S normal Célula infectada mRNA celular AAAAA CAP Subunidade ribosomal +40S alterada

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): 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. 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.