Ciclo replicativo

O ciclo replicativo do HIV-1 (Figura 5) ocorre numa série de eventos que podem ser divididos, de um modo geral, em duas fases: precoce e tardia. A fase precoce tem início com o reconhecimento das células alvo pelo virião e envolve todos os processos até à integração do DNA genómico complementar no cromossoma da célula hospedeira.

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Na fase tardia ocorre a expressão do DNA proviral, incluindo todos os processos até à formação de novas partículas virais infecciosas (Turner & Summers, 1999; Freed, 2001).

Figura 5. Representação do ciclo replicativo do HIV-1 [Adaptado de (Pau & George, 2014)].

1.1.4.1. Adsorção e Entrada

O ciclo replicativo do HIV-1 tem início após a adsorção do virião à membrana celular da célula susceptível. Este processo é mediado pela interacção entre a glicoproteína viral gp120 e o receptor celular CD4. Embora a ligação do virião ao receptor CD4 seja essencial, a sua subsequente interacção, via gp120, com um co- receptor celular é imprescindível para a ocorrência de infecção. Os principais co- receptores são os receptores celulares de quimiocinas CCR5 e CXCR4.

Reconhecimento de receptores e adsorção do virião à membrana celular Co-receptor (CCR5 ou CXCR4) CD4 gp120 HIV Transcrição reversa – Síntese de DNA complementar

Importação do DNA para o núcleo e integração na célula hospedeira – provírus

Fusão e descapsidação parcial – Entrada do RNA e proteínas virais no interior da célula RNA viral Transcriptase reversa Integrase DNA viral DNA da célula hospedeira Transcrição – síntese de novas cadeias de RNA viral Tradução, regulada temporalmente, dos mRNAs virais Morfogénese – formação de novas partículas virais e saída por gemulação Maturação – formação de partículas virais maduras, infecciosas Célula hospedeira

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Após a ligação da partícula viral ao receptor CD4, dá-se uma alteração conformacional na gp120, aumentando a sua afinidade para o co-receptor, ao qual se liga. A ligação da gp120 ao co-receptor induz, por sua vez, alterações conformacionais na glicoproteína viral gp41, expondo o seu extremo N-terminal (também chamado de péptido de fusão). Estas alterações permitem a inserção do péptido de fusão na membrana da célula hospedeira, o que conduz finalmente à sua fusão com o invólucro viral e, consequentemente, à libertação da cápside viral no citoplasma da célula (Freed, 2001; Sierra et al., 2005; Freed & Martin, 2013).

1.1.4.2. Descapsidação, Transcrição Reversa, Importação Nuclear e Integração Após a entrada da cápside no citoplasma da célula hospedeira, ocorre uma descapsidação parcial. Este processo é facilitado pela proteína celular ciclofilina A, a qual contribui também para a formação do complexo de transcrição reversa (RTC, do inglês reverse transcription complex). Este complexo é constituído pelo RNA genómico, e pelas proteínas virais RT, MA, CA, NC, IN e Vpr, a partir do qual é sintetizada uma molécula de DNA complementar de dupla cadeia (Freed, 2001; Freed & Martin, 2013).

De um modo sucinto, a transcrição reversa tem início após a ligação do primer tRNALys3 celular ao sítio pbs (do inglês, primer binding site), localizado na extremidade 5’ do RNA genómico, a partir do qual a RT transcreve uma cadeia de DNA de polaridade negativa. Após a síntese desta cadeia de DNA, o motivo RNaseH da RT degrada a cadeia de RNA (que serviu de matriz), dando início à polimerização da segunda cadeia de DNA, de polaridade positiva, originando assim uma molécula de DNA de dupla cadeia. Este DNA complementar de dupla cadeia associado às proteínas virais MA, RT, IN e Vpr formam o complexo de pré-integração (PIC), que é transportado, em associação com os microtúbulos do citoesqueleto, até ao invólucro nuclear. A passagem do PIC através dos poros nucleares ocorre após uma descapsidação total, sendo dependente de Vpr. A posterior integração do DNA viral no genoma da célula hospedeira, dando origem ao provírus, é realizada pela IN viral e requer a acção de proteínas celulares (Freed, 2001; Freed & Martin, 2013).

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1.1.4.3. Transcrição, Exportação Nuclear do RNA Viral e Síntese Proteica Após a integração do DNA viral num cromossoma da célula hospedeira, o DNA é utilizado como matriz para a transcrição dos mRNAs virais que irão codificar as proteínas estruturais, reguladoras e acessórias. Dependendo do estado de activação da célula hospedeira, o provírus pode permanecer silenciado ou transcricionalmente activo, para a síntese eficiente de proteínas virais e de novas cópias de RNA genómico. A transcrição inicia-se pela ligação da RNA polimerase II celular à 5’-LTR viral, produzindo-se, ao longo do tempo, um elevado número de moléculas de RNA que podem sofrer vários níveis de splicing (nenhum, parcial ou múltiplo). Os RNAs que não sofrem splicing codificam as proteínas Pr55Gag e Pr160Gag-Pol ou são, mais tarde, utilizados como RNA genómico na génese de novos viriões. Os mRNAs maduros que resultam de um splicing parcial têm entre 4,3 a 5,5 kb de comprimento e são traduzidos para dar origem às proteínas Env, Vif, Vpr e Vpu. Os mRNAs maduros que resultam de um splicing múltiplo, com tamanho compreendido entre 1,7 e 2 kb, são os primeiros a ser produzidos, codificando as proteínas precoces Tat, Rev e Nef.

Após a transcrição e processamento dos diversos RNAs virais dá-se a sua exportação para o citoplasma (em alguns casos, dependente de Rev), onde é realizada a tradução dos vários mRNA virais, em momentos temporais bem definidos, produzindo- se assim todas as proteínas essenciais para o ciclo replicativo (Freed, 2001; Freed & Martin, 2013).

1.1.4.4. Morfogénese e Maturação

Na fase tardia do ciclo replicativo, o processo de montagem de novas partículas virais é então iniciado, no qual a poliproteína precursora Pr55Gag tem um papel fundamental. O componente MA é responsável pela sua interacção com a membrana celular, enquanto o componente NC promove a encapsidação do genoma viral. Simultaneamente, dá-se o transporte das glicoproteínas gp120 e gp41 (resultantes da clivagem da gp160 por uma protease celular), via vesículas do sistema de Golgi, para a membrana celular. A gp41 associada à gp120 vai interagir com Pr55Gag, permitindo assim a sua acumulação ao nível da membrana. Após o processo de montagem das partículas virais estar finalizado, dá-se a sua libertação por gemulação, processo no qual são requeridas as proteínas virais p6Gag e Vpu, iniciando-se o processo de maturação

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promovido pela protease viral. A protease vai clivar as poliproteínas precursoras Pr55Gag e Pr160Gag-Pol, conduzindo a uma série de rearranjos estruturais, dando origem a partículas virais maduras e, consequentemente, infecciosas (Freed, 2001; Freed & Martin, 2013).