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
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
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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-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”)
AAA
mRNA de senso positivo
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
RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO
5´VPg 3’
RNA (- SENSO)
3’ 5´VPg
RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO
5´VPg 3’
RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO
AAAAA
tradução
“INTERNAL RIBOSOME
ENTRY SITE” (IRES)
IRES
RNA GENÔMICO (+ SENSO)
5´VPg AAAAA
POLIPROTEINA
codon inicial codon final
para tradução para tradução
Genomas de RNA senso positivo com DNA
intermediário
Transcriptase
Reversa deve
estar DS DS
empacotada no DNA DNA
virion.
+
RNA
Necessitam sintetizar o mRNA
GENOMAS DE RNA
DE SENSO
NEGATIVO (“MINUS”)
RNA polimerase deve
estar empacotada no
virion. mRNA de senso positivo
AAA
RNA de senso negativo
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’
replicação
transcrição
mRNAs (positivos) Cópias completas
AAA AAA (+)
5’ 3’
AAA AAA
AAA
(-)
3’ 5’
= cap
Necessitam sintetizar o mRNA
GENOMAS DE RNA DUPLA FITA
RNA polimerase
deve estar
empacotada no
virion.
mRNA de senso AAA
positivo
RNA genômico dupla fita
Vírus RNA que não possuem uma fase
DNA
RNA polimerase Infectividade do
Genoma RNA Evento Inicial na
RNA- dependente
para transcrição célulal
RNA
Infeccioso Tradução
Não
Fita Positiva
RNA fita Não Transcrição
negativa Sim infeccioso
RNA- Não Transcrição
Sim
dupla fita infeccioso
RETROVIRUS
DNA Infectividade do Evento inicial na
Genoma polimerase RNA célula
dependente
de RNA no
vírion
RNA fita Transcrição
Sim Não infeccioso
positiva/DIPLÓIDE reversa
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 DA CÉLULA
FORA
ds DNA +
histones
NUCLEUS
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CYTOPLASM
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
Adapted from Broker,T.R. In Processing of RNA. (Apirion, D ed) 181-212, 1984
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
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
DNA DNA
RNA polimerase viral
mRNA
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
CAP AAAAA
Subunidade ribosomal +40S
normal
Célula infectada
mRNA celular
CAP AAAAA
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):
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.