MORFOLOGIA E CLASSIFICAÇÃO DOS VÍRUS UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO BIOMÉDICO DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA E PARASITOLOGIA DISCIPLINA DE VIROLOGIA MORFOLOGIA E CLASSIFICAÇÃO DOS VÍRUS Prof Silvia Cavalcanti

Histórico O primeiro relato de uma infecção viral: hieróglifo de Memphis (3700 AC) com sinais típicos de poliomielite paralítica O Faraó Ramses V, que morreu em 1196 AC, parece ter contraído varíola: lesões pustulares na face da múmia.

Histórico 1884 - Postulados de Koch: Organismo deve ser regularmente encontrado nas lesões da doença Organismo deve ser isolado em cultura pura Inoculação de tal cultura pura de organismos em um hospedeiro deve iniciar a doença O organismo deve ser recuperado das lesões do hospedeiro Com os estudos de Koch, foram desenvolvidas técnicas de cultura pura com as quais foi possível isolar bactérias como responsáveis por muitas doenças infecciosas. Deste modo distinguiu-se doença bacteriana das não bacterianas.

Histórico Vírus = Veneno 1876 – Adolf Meyer: Mostra que a doença do Mosaico do tabaco é contagiosa 1892 - Iwanowski: “Doença do Mosaico do Tabaco é causada por um agente não filtrável – Esporos?? Toxinas??” 1898 - Martinus Beijerinck: Fluidum vivum contagiosum: material filtrado continha um veneno ou um agente desconhecido tão pequeno que era capaz de atravessar os poros de um filtro que retinha bactéria. 1892 Dmitrii Ivanowski extended this research by the shocking discovery that the causative agent could pass through Chamberland's porcelain filter. He reported his findings, but the idea that the causative agent could pass through the filter was so troublesome to Ivanowsky he attributed the phenomenon to a cracked filter or to small spores that passed through the pores. It was Martinus Beijerinck in 1898 who realized the true nature of these particles, making the intellectual leap that the causative agent of the disease must be so small as to pass through the filter known to trap all bacteria. He coined the term contagium vivum fluidum a contagious living fluid. Some scientists thought these agents were toxins in the fluids of the hosts, but further study revealed that tobacco mosaic disease could cause illness through many transfers from plant to plant. A toxin might cause damage on the first plant, but subsequent transfers should make it so dilute that it would no longer have any effect Vírus = Veneno

Histórico 1898 (Loeffler & Frosch): “fluido contagioso” da febre aftosa 1901 (Walter Reed): “fluido contagioso” da febre amarela 1917 (Felix d’Herelle): Bacteriófagos 1930: Invenção do Microscópio eletrônico

Histórico 1953: Stanley et al. cristalizou o vírus do mosaico do tabaco “Evidência de estrutura e composição química” VÍRUS = GENOMA + PROTEÍNA 1950-1960: Necessidade de classificação e nomenclatura universal Stanley conseguiu isolar e cristalizar o VMT, e demonstrou que os cristais mantinham o poder infeccioso indefinidamente e que, quando colocados em novas plantas de tabaco, se multiplicavam e originavam os sintomas de doença. upload.wikimedia.org

Definição: “Vírus: pequenos parasitas intracelulares obrigatórios que utilizam o aparato enzimático da célula hospedeira para síntese de seus componentes e sua perpetuação na natureza.”

Os vírus possuem maior diversidade biológica do que bactérias, plantas e animais. (E o viroplancton ???) Vírus do mosaico do tabaco Fagos T4 infectando E. coli Mimivírus Acanthamoeba polyphaga Vírus Influenza

DIMENSÕES DA PARTÍCULA VIRAL

DIMENSÕES DA PARTÍCULA VIRAL Pequenos (20 a 250 nm de diâmetro) m ↓ cm 10-2m mm 10-3m µm 10-6m nm 10-9m Ǻ 10-10m

Todos os vírus com exceção dos Retrovírus Estrutura Viral Estrutura básica dos vírus: Nucleocapsídeo Genoma Capsídeo Ácido nucléico DNA ou RNA Proteína Haplóides Diplóides Todos os vírus com exceção dos Retrovírus Retrovírus www.classes.midlandstech.com

Capsídeo viral Composto de capsômeros (subunidades protéicas) Várias subunidades de uma mesma proteína ou subunidades de diferentes tipos de proteína Jäälinoja H T et al. PNAS 2008;105:8008-8013

Funções do capsídeo viral Estrutura rígida que confere proteção ao genoma viral Ex: nucleases, U.V, calor Interação de vírus não envelopados com as células Determinantes antigênicos Adenovírus

Tipos de simetria do capsídeo Simetria icosaédrica: Simetria helicoidal: Simetria complexa:

Estrutura do Nucleocapsídeo 1. Simetria icosaédrica 20 triângulos equiláteros e 12 vértices Mínimo de energia e menor área externa com maior área interna Agregação espontânea dos capsômeros Embora os icosaédros apresentem uma superfície plana, as partículas virais icosaédricas são geralmente arrendondadas, semelhante a uma bola de futebol Adenovirus humano visto por ME

Estrutura do Nucleocapsídeo 2. Simetria helicoidal Subunidades proteicas interagem com o ácido nucleico para formar uma espiral www.ncbi.nlm.nih.gov www.fundepecpr.org.br

Estrutura do Nucleocapsídeo 3. Simetria complexa Estrutura regular, mas não apresenta uma simetria definida Poxvírus Bacteriófago Retrovírus Ex: HIV www.pathmicro.med.sc.edu www.micro.magnet.fsu.edu www.afbini.gov.uk

Estrutura Viral Vírus não envelopado Vírus envelopado ENVELOPE: Bicamada lipídica externa ao capsídeo originária de membranas celulares Vírus não envelopado Vírus envelopado Ex: Rotavírus Papilomavírus Parvovírus Adenovírus Ex: Herpesvírus Ortomixovírus Flavivírus Fonte: www.nature.com

Adquirido a partir de membranas celulares Envoltório lipídico Adquirido a partir de membranas celulares Contém glicoproteínas virais → infectividade viral Não conferem proteção extra → facilmente destruídos Aquisição do envelope Glicoproteínas do HIV: gp120 gp 41 www.klinikum.uni-heidelberg.de www.stanford.edu

HIV: fusão do envelope com a membrana celular Envoltório lipídico Herpesvírus Adsorção Principais funções do envoltório lipídico: Ligação aos receptores celulares; Penetração do vírus na célula Determinantes antigênicos HIV: fusão do envelope com a membrana celular www.journals.cambridge.org www.salvagetherapies.org/

Estrutura protéica amorfa presente entre o capsídeo e o envelope. tegumento Estrutura protéica amorfa presente entre o capsídeo e o envelope. Microscopia eletrônica: Herpesvírus Herpesvírus www.expasy.org www.virologia.ua.es

GENOMAS VIRAIS DNA RNA Cadeia Simples + ou - Cadeia Dupla Segmentado Circular

classificação ORDEM _ virales Mononegavirales FAMÍLIA _ viridae Inicialmente: vírus eram classificados de acordo com o quadro clínico 1966/atual – International Comittee on Taxonomy of Viruses (ICTV) ORDEM _ virales Mononegavirales FAMÍLIA _ viridae Paramyxoviridae SUB-FAMÍLIA _ virinae Paramyxovirinae GÊNERO _ virus Morbilivirus ESPÉCIE _ virus vírus do Sarampo

Características utilizadas para classificação pelo ICTV Classificação viral Ácido Nucléico DNA ou RNA Fita-simples ou fita dupla Não segmentado ou segmentado Linear ou circular RNA polaridade positiva ou negativa Genoma diplóide ou haplóide Simetria do capsídeo Estrutura viral Envelopado ou não envelopado Número de capsômeros Estratégia de replicação Sequência nucleotídica

Virosfera: classificação dos vírus pelo ICTV

Famílias de vírus DNA

VIRUS DNA PARVOVIRIDAE PAPILLOMAVIRIDAE ADENOVIRIDAE HERPESVIRIDAE HEPADNAVIRIDAE POXVIRIDAE 27

Famílias de vírus RNA

VÍRUS RNA TOGAVIRIDAE FLAVIVIRIDAE BUNYAVIRIDAE REOVIRIDAE PICORNAVIRIDAE RHABDOVIRIDAE ARENAVIRIDAE CORONAVIRIDAE PARAMYXOVIRIDAE ORTHOMYXOVIRIDAE RETROVIRIDAE 29

Grupos de vírus de acordo com critérios epidemiológicos Gastroenterites virais: Astrovirus, Calicivirus, Rotavirus, Coronavírus, Norovírus , Adenovírus Arbovírus: Flavivírus, Togavírus, Arenavírus, Buniavírus Vírus respiratórios: Influenza, rinovírus, RSV, Parainfluenza, Coronavírus, Adenovírus Vírus de transmissão sexual: HBV, HIV, CMV, HPV Hepatites virais: Vírus das hepatites A-E

Os Vírus Inventaram o DNA? por Patrick Forterre Desde que foram descobertos, os vírus permanecem excluídos da árvore da evolução. Atualmente, inúmeros biólogos discutem esse fato e dão a essas estruturas uma função estratégica nas alterações sofridas por células ancestrais.

Origem e evolução viral Sempre se acreditou que os vírus, por serem parasitas intracelulares obrigatórios, deveriam ter se originado posteriormente às formas de vida procariotas e eucariotas. Atualmente, crê-se que tenham surgido após os procariotos mas anteriormente aos eucariotos: Um vírus contendo genoma DNA teria infectado bactérias, permanecendo, em seu interior, em compartimento isolado (origem do núcleo), com seu genoma DNA bem mais estável que os genomas procariotos ancestrais (provavelmente RNA instáveis)

Mimivírus, o Maior de Todos os Vírus por Didier Raoult Qual o papel dos vírus na árvore da vida? Com a descoberta do maior deles, o Mimivírus, sabe-se agora que eles formam um ramo separado das outras três formas de vida, cuja origem remonta a 4 bilhões de anos.

Peculiaridades do Mimivírus Infectam amebas São grandes como bactérias Possuem genes que codificam enzimas para síntese de nucleotídeos e aminoácidos que Ricktesias não têm !!! Assim, NÃO dependem do genoma e metabolismo hospedeiro para síntese de precursores. Entretanto, não carreiam genes para proteínas ribossomais sendo dependentes das do hospedeiro para tradução protéica. É uma forma distinta de vida? Novo domínio junto com Eukarya, Archaea e Bacteria ?

Peculiaridades do Mimivírus Tem a capacidade de reparação do seu próprio genoma, sendo que todas estas propriedades nunca foram vistas em outros vírus. No mimivirus, 90% dos genes são utilizáveis, apenas 10% é Homeobox (Arquivo/Passado ou "Entulho Genético"), ao contrário da maioria dos organismos. NÃO EXIBEM características implícitas no conceito de VIDA: homeostase, resposta a estímulos, crescimento ou divisão celular.