Gabriele de Fátima Marchezin Baccarin – 11781653 Jeniffer Miyashita Watanabe - 11883591
Maria Clara Boff de Oliveira – 11781660
Trabalho 3 – vírus, viroides e príons
1) O que são vírus? O que são príons? Compare esses dois microrganismos com bactérias, fungos e viroides, citando as semelhanças e as diferenças existentes.
Os vírus são elementos genéticos que conseguem se replicar apenas no interior de uma célula viva, denominada célula hospedeira. Os vírus possuem seu próprio genoma e, neste sentido, são independentes do genoma da célula hospedeira. No entanto, dependem da célula hospedeira para energia, intermediários metabólicos e síntese proteica. Os vírus são, portanto, parasitas intracelulares obrigatórios.
Algumas doenças infecciosas são causadas por príons. Em 1982, o neurobiologista norte-americano Stanley Prusiner sugeriu que proteínas infecciosas teriam sido a causa de uma doença neurológica em ovelhas, denominada scrapie. A infectividade do tecido cerebral contaminado por scrapie é reduzida após o tratamento com proteases, mas não por tratamento com radiação, sugerindo que o agente infeccioso seja puramente uma proteína.
Prusiner cunhou o nome príon da expressão proteinaceous infectious particle (partícula infecciosa proteinácea).
A semelhança é que ambos são capazes de se reproduzir por si só. No caso dos vírus se replicam apenas no interior de uma célula viva, já os príons necessitam alterar a forma de dobrar as proteínas durante a síntese para que elas se convertam em príons também.
Príons Viroides Bactérias Vírus Fungos Genoma Não
possuem
RNA DNA DNA ou
RNA
DNA ou RNA
Fissão Binária
Não possuem
Não possuem
Sim Não Sim
Membrana Plasmática
Não possuem
Não possuem
Sim Não Sim
2) Descreva as estruturas e a morfologia de vírus, viroides e príons. O que é um vírion?
Cada vírus é formado por um tipo de ácido nucleico (que pode ser o DNA ou o RNA, nunca os dois tipos no mesmo vírus) protegido por cápsula proteica. Certos vírus possuem também um envelope formado por membrana lipoproteica semelhante à das células. Não têm estrutura celular e só adquirem manifestações vitais quando penetram em células vivas. Eles são parasitas intracelulares obrigatórios. Têm capacidade de reprodução apenas quando penetram uma célula hospedeira. Eles sofrem mutação no material genético, podendo mudar ao longo do tempo.
Os vírus podem ser helicoidais, o capsídeo está em forma de um cilindro oco, poliédricos, na maioria o formato é de icosaedro, 20 faces triangulares e 12 vértices, envelopados, de formato esférico, ou complexo, o capsídeo está localizado na “cabeça”, depois liga-se à cauda e as fibras da cauda.
Imagem:
Fonte: FREPIK, 2020
Os viroides são ainda mais simples que os vírus. Eles consistem apenas em uma molécula circular de RNA, não envolta por cápsula proteica. Essa molécula fica sempre dentro de células hospedeiras e tem a capacidade de autoduplicação, mas não comanda a síntese de proteínas. Os viroides passam de uma célula para outra somente quando há rompimento das membranas das células e contato citoplasmático direto entre elas. Os viroides provocam desenvolvimento anormal de plantas, podendo levá-las à morte.
Os príons são proteínas que provocam doenças neurodegenerativas.
A forma normal dessas proteínas ocorre na membrana plasmática de células nervosas. Possuem o formato de hélice com filamentos nas extremidades. Essas proteínas são sintetizadas pela própria célula, mas sob
certas circunstâncias podem sofrer alterações na forma, dando origem a proteínas anormais, os príons, que causam doenças.
Embora os vírus não sejam células, eles possuem um genoma de ácido nucleico que codifica as funções necessárias para sua replicação e uma forma extracelular, denominada vírion, que permite que o vírus viaje de uma célula hospedeira para outra. Os vírus são incapazes de replicarem-se, a menos que o próprio vírion (ou seu genoma, no caso de vírus bacterianos) penetre em uma célula hospedeira adequada, um processo denominado infecção.
O vírion de um vírus consiste em um envoltório proteico, o capsídeo, que contém o genoma viral.
Imagem:
Fonte: PLANETABIOLOGIA, 2009
3) Os vírus podem ser cultivados em laboratório? Explique como.
Vírus podem ser cultivados em laboratório. Vírus bacteriófago são aqueles que infectam células de bactérias. Um bacteriófago pode ser cultivado em meio líquido ou meio sólido. Em meio sólido, é necessário uma mistura de vírus bacteriófagos, células bacterianas hospedeiras (bactérias) e ágar fundido.
Esta mistura é colocada sobre uma aplaca de Petri, após um período obtém-se um sólido com diferença de cor onde há vírus e bactérias infetadas e bactérias não infectadas. Cada vírus adentra uma célula bacteriana, se reproduz e libera centenas de vírus prontos para infectar novas células.
Vírus de animais são cultivados em culturas de tecidos, que são células obtidas a partir de um órgão animal e que são incubadas em frascos de vidro ou plástico estéreis contendo o meio de cultivo apropriado. Meios de cultura de tecidos são geralmente muito complexos, contendo uma ampla variedade de nutrientes, incluindo soro sanguíneo e agentes antimicrobianos para prevenir a contaminação bacteriana.
Uma suspensão viral pode ser quantificada para determinar o número de vírions infecciosos presentes por unidade de volume de líquido, uma quantidade chamada título. Isto é normalmente feito usando um ensaio de placas. Quando o vírus infecta células hospedeiras em crescimento sobre uma superfície plana, forma-se uma zona de lise celular denominada placa, que aparece como uma área clara no tapete de células hospedeiras. Com bacteriófagos, as placas podem ser obtidas quando os vírions são homogeneizados em um pequeno volume de ágar fundido contendo bactérias hospedeiras que são espalhadas sobre a superfície de um meio de ágar.
Durante a incubação, as bactérias crescem e formam uma camada turva (tapete) que é visível a olho nu. No entanto, onde quer que uma infecção viral bem-sucedida tenha ocorrido, as células são lisadas, formando uma placa. Por contagem do número de placas, pode calcular-se o título da amostra de vírus (muitas vezes expressa como “unidades formadoras de placas” por mililitro).
Para replicar vírus animais, uma cultura de tecido é cultivada e uma suspensão de vírus diluída é sobreposta. Tal como para os vírus bacterianos, as placas são reveladas como zonas limpas na camada de células de cultura de tecidos, e a partir do número de placas produzidas, uma estimativa do título de vírus pode ser feita.
Imagem:
Quantificação de vírus bacterianos utilizando o ensaio de formação de placas de lise.
4) O que é replicação viral? Descreva suas etapas.
A replicação viral relaciona-se ao processo pelo qual o vírus se reproduz dentro de um organismo vivo. Que seria basicamente e transformação de células infectadas em confecções de vírus.
A replicação viral ocorre no interior da célula do hospedeiro, evoluindo e seguindo as seguintes etapas, como absorção, penetração, desnudamento, transcrição e tradução (síntese), maturação e liberação.
Absorção: É a absorção de uma molécula presente na superfície da partícula viral com os receptores específicos da membrana celular do hospedeiro. Nos vírus envelopados, as estruturas de ligação se apresentam sob a forma de espículas, como nos vírus sem envelope. A ligação célula vírus geralmente está relacionada à um ou mais grupos de peptídeos estruturais, igual ao que acontece com os Papilomavírus. A presença ou ausência dos receptores celulares determinam o tropismo viral, ou seja, o tipo de células que são capazes de serem replicadas. Para haver adsorção, é necessário uma ponte entre as proteínas medianas por íons livres de cálcio e magnésio, uma vez que as proteínas apresentam carga negativa.
Penetração: É basicamente e penetração/ entrada do vírus na célula.
Podendo ser feita por fusão ou viropexia. A fusão é quando a membrana celular e o envelope do vírus se fundem, permitindo a entrada do citosol na célula. Já a viropexia é uma invaginação da membrana celular mediana por receptores e por proteínas, denominadas clatrinas, sendo elas as que revestem a membrana internamente. Nos dois mecanismos, ambos necessitam de uma temperatura adequada, sendo ela em torno de 37°C, em vírus de replicam em células de vertebrados.
Desnudamento: É o processo em que o capsídio é removido pela ação de enzimas celulares existentes no lisossomos, expondo o genoma viral. No qual, o vírus que possui como ácido nucleico o DNA faz sínese no núcleo, com exceção do Poxvirus, pois precisa da enzima polimerase. Já o vírus que possui
como genoma o RNA faz a síntese viral no citoplasma, com exceção do vírus Influenza, pois já possui a enzima polimetase.
Síntese Viral: É a formação das proteínas estruturais e não estruturais a partir dos processos de transcrição e tradução. Os vírus foram agrupados em sete classes propostas em 1971 por Baltimore, de acordo com as características do ácido nucleico e as estratégias de replicação.
Montagem e Maturação: Nessa fase as proteínas vão se agregando ao genoma, formando o nucleocapsídeo. Alguns vírus podem apresentar mais de um capsídeo, como o Rotavirus. A maturação consiste na formação das partículas virais completas, que, em alguns casos, precisam da obtenção do envoltório lipídico ou envelope. Este processo, depende essencialmente de enzimas tanto do vírus quanto da célula hospedeira, podendo ocorrer na célula ou no citoplasma. De uma forma geral, os vírus que possuem genoma constituído de DNA, condensam suas partes no núcleo, enquanto os de RNA, no citoplasma.
Liberação: É a fase onde pode ocorrer a saída do vírus da célula por lise ou brotamento. Na lise celular (ciclo lítico), a quantidade de vírus produzida no interior da célula é tão grande que a célula se rompe, liberando novas partículas virais que vão entrar em outras células do hospedeiro. Geralmente, os vírus não envelopados realizam este ciclo, ao passo em que os envelopados saem das células por brotamento. Neste caso, os nucleocapsídeos migram para a face interna da membrana celular e saem por brotamento, levando uma parte da membrana.
5) Como os vírus são classificados?
Os vírus podem ser classificados de acordo com o tipo de material genético encontrado e a maneira em que utiliza o metabolismo da célula hospedeira para a produção. São eles:
- DNA Vírus: são vírus que possuem DNA material genético. Eles podem realizar o ciclo lisogênico, acoplando seu DNA ao da célula hospedeira, não realizando o processo de reprodução. Ademais, também são capazes de realizar o ciclo lítico, no qual começam a utilizar o metabolismo da célula hospedeira para a produção de novos capsídios e DNA até romper a célula hospedeira.
- Vírus de transcrição reversa: que são vírus de DNA de transcrição reversa de cadeia dupla e vírus de RNA de transcrição reversa de cadeia simples, incluindo retrovírus.
6) Descreva as classes de vírus com base nas suas características genômicas.
Para cada classe, descreva como o RNAm viral é feito e como o genoma viral é replicado.
As classes de vírus com base nas suas características genômicas, mais conhecidas como sistema de classificação de Baltimore, é um esquema de classificação de vírus baseado baseado no tipo de genoma e de sua estratégia de réplica. O sistema de Baltimore é baseado em como o vírus usam o sistema translacional do anfitrião. Usando esse sistema de classificação, o RNA mensageiro (mRNA) está no centro, e em caminhos diferentes ao mRNA dos genomas do DNA ou do RNA denota como classes diferentes. Ademais, está incluso nessa classificação sete classes de vírus.
Há classes I, II, III, IV, V, VI e VII, sendo as classes I, III, IV e V, na qual é realizado o processo de tradução do RNA mensageiro no citoplasma da célula hospedeira. Já nos vírus da classe II, este mesmo processo ocorre no núcleo. Em todas as classes, o RNA mensageiro sintetizado vai se ligar aos ribossomos, codificando a síntese das proteínas virais. As primeiras proteínas a serem sintetizadas são conhecidas como estruturais, pois vão formar a partícula viral. Na classe VI, os vírus do RNA realizam a transcrição reversa formando o DNA complementar, devido a presença da enzima transcriptase reversa. Já os vírus da classe VII apresentam um RNA intermediário de fita simples, sendo maior que o DNA de cadeia dupla que o originou.
Resumidamente, abaixo estão descritas as principais características de cada classe:
- Classe I: Ocorre no citoplasma, independente de genoma celular, que é bloqueado. Essa classe incorpora o núcleo do célula do hospedeiro antes que comece a replicar, utilizando assim as polimerases do anfitrião para replicar seu genoma, sendo de suma importância a pilha no processo de replicação.
- Classe II: É realizada no núcleo, simultaneamente à síntese do genoma celular. Nessa classe, a maior parte dos vírus tem genomas circulares e se replicam, em sua maioria dentro do núcleo por um mecanismo do círculo de rolamento.
- Classe III: Processa-se no citoplasma, sendo, no início, apenas umas das fitas nucleico copiada. O genomas dessa classe podem ser segmentados, e ao contrário dos vírus mais complexos, neste é necessário códigos de cada gene para somente uma proteína.
- Classe IV: Ocorre no citoplasma, por meio de um processo complexo, ainda pouco esclarecido. Esta classe tem os genomas do RNA positivo-sentido, significando que eles podem ser diretamente lidos pelos ribossomos para traduzir em proteínas. São divididos em vírus com mRNA policistrônico e com transcrições complexas.
- Classe V: A fita simples de RNA serve de molde para a formação de genoma geral e síntese de RNA mensageiro. Este tem genoma do RNA negativo- sentido, significando que ele deve ser transcrito por uma polimerase viral para produzir uma fita legível do mRNA, podendo ser genomas segmentados ou não segmentados.
- Classe VI: Pertence a essa classe a família Retroviridae, que possui uma enzima chamada Transcriptase Reversa, responsável pela síntese do DNA a partir do RNA. Esta classe possui genoma positivo e pode se replicar através de um intermediário de ADN, onde o RNA é convertido em ADN pelo reverso da transcriptase e o ADN é emendado ao genoma do hospedeiro para a transcrição subsequente.
- Classe VII: Tem como exemplo a família Hepadnaviridae, cuja característica principal é a formação de um RNA intermediário. Esta classe se replica através do intermediário ssRNA. Ademais, seu genoma é aberto, e preenchido para formar um serviço fechado do círculo como um molde para a produção do mRNA viral. Para sua reprodução, o RNA é reverso e transcrito de volta para o ADN. Um exemplo desse vírus é o da hepatite.
7) Água ou alimentos podem ser fontes de vírus patógenos humanos? Se sim, escolha uma doença desse tipo e descreva: tipo de vírus, genoma viral, forma de replicação, como é transmitido, sintomas da doença, tipo de infecção e quais medidas devem ser adotadas para sua prevenção.
A água é um recurso muito utilizado mundialmente e sua qualidade é um fator importante para a saúde pública. Quando não há um controle sobre o tratamento da água, ela pode se tornar um problema, sendo fonte de transmissão de doenças virais, causadas por vírus, bactérias e parasitas.
O norovírus é um exemplo de doença transmitida pela ingestão de água contaminada. É um vírus que consiste de uma molécula linear de RNA fita simples gram-positiva. Sua replicação é realizada no citoplasma dos enterócitos, onde o RNA gram-positivo atua como mRNA.
O diagnóstico é realizado através do teste RT-PCR e a observação dos sintomas ou antígenos virais por imunoensaio enzimático em amostras de fezes ou vômitos. A transmissão se dá de pessoa para pessoa ou por meio de alimentos pela via fecal-oral. Sua dose infecciosa para iniciar a doença é suficiente pela exposição entre 10 a 20 vírions de norovírus.
Seus sintomas principais são vômito, diarreia e mal-estar e, em alguns indivíduos, pode vir acompanhada de desidratação, a qual pode levar a morte do paciente.
As fontes de surto pela transmissão de água são mais frequentes em águas de cisternas ou recreacionais contaminadas por esgoto. E também podem ser doenças gastrintestinais de fonte comum, que afetam passageiros de navios de cruzeiros, unidades de longos cuidados de saúde ou cenários semelhantes.
Para prevenir a transmissão, é importante lavar as mãos com água e sabão antes e depois de ter contato com um indivíduo infectado ou objetos tocados por ele e limpar superfícies com hipoclorito a 2%. E para evitar transmissões secundárias, a prevenção de contaminação alimentar durante o preparo de alimentos é bem importante, lavando as mãos continuamente. Além disso, é necessário melhorar a supervisão do tratamento de água.
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