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.

PENETRAÇÃO

herpesvirus, paramyxovirus, HIV

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.

PENETRAÇÃO VÍRUS NÃO ENVELOPADOS

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ENDOCITOSE DE VÍRUS NÃO ENVELOPADOS

CITOPLASMA

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-PROTEÍNASVIRAIS

• 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 HIVEx: O genoma do HIVEx: O genoma do HIVEx: 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 -> RNARNA polimerase dependente de RNA

RNA -> DNADNA polimerase dependente de RNAtranscriptase reversa

Célula hospedeira DNA -> RNA

RNA polimerase dependente de DNA

Quando o genoma viral já é um mRNA

GENOMAS DE RNA DE SENSOPOSITIVO (“PLUS”)

AAA

mRNA de senso positivo

VIRUSRNA 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 DORNA VIRAL

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 3’5´VPg

RNA (- SENSO) 3’ 5´VPg

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 3’5´VPg

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVOAAAAA

tradução

“INTERNAL RIBOSOME ENTRY SITE” (IRES)

RNA GENÔMICO (+ SENSO)AAAAA5´VPg

IRES

codon inicialpara tradução

codon finalpara tradução

POLIPROTEINA

Genomas de RNA senso positivo com DNA intermediário

DSDNA

+RNA

DSDNA

Transcriptase Reversa deve estar empacotada no virion.

Necessitam sintetizar o mRNA

GENOMAS DE RNA DE SENSO NEGATIVO (“MINUS”)

RNA polimerase deve estar empacotada no virion.

AAAmRNA de senso positivo

RNA de senso negativo

VIRUSRNA DE POLARIDADE

NEGATIVAExemplos:

família Rhabdovirus (Vírus da estomatite vesicular; vírus rábico)

família Paramixovirus (PARAINFLUENZA, CAXUMBA, SARAMPO, VÍRUS RESPIRATÓRIO SINCICIAL)

família Filovirus

3’ 5’genoma senso negativo

3’ 5’ (-)

Cópias completas

5’ 3’ (+)

replicaçãotranscrição

mRNAs (positivos)

AAA

AAA

AAA

AAA

AAA

= cap

TRANSCRIÇÃO, TRADUÇÃO, REPLICAÇÃO

GENOMAS DE RNA DUPLA FITA

AAAmRNA de senso positivo

RNA genômico dupla fita

RNA polimerase deve estar empacotada no virion.

Necessitam sintetizar o mRNA

Vírus RNA que não possuem uma fase DNA

-

RNA

Sim

InfecciosoNão

PositivaFita

RNA

Evento Inicial na célulal

Infectividade do RNA

RNA-dependente

RNA polimerase Genoma

SimRNA fita negativa

RNA dupla fita

Não infeccioso

Não infeccioso

Tradução

Transcrição

Transcrição

para transcrição

DNA polimerase dependente de RNA no vírion

Infectividade do RNA

Evento inicial na célula

RNA fita positiva/DIPLÓIDE

Sim Não infecciosoTranscrição reversa

RETROVIRUS

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!!

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ADSORÇÃO, PENETRAÇÃODESNUDAMENTO

NUCLEUS

CYTOPLASM

FORA DA CÉLULA

ds DNA +histones

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:

• 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

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

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)

DNA DNA

mRNA

RNA polimerase viral

VÍRUS DNA DE REPLICAÇÃO CITOPLASMÁTICA

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

mRNA celularAAAAACAP

Célula não infectada

Subunidade ribosomal +40S normal

mRNA celularAAAAACAP

Subunidade ribosomal +40S alterada

Célula infectada

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):

a)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.

b) 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.