Estrutura, genoma e estratégia
geral da replicação I
Profa Dra Mônica Santos de Freitas
19.10.2011
Estrutura Viral
Variação do tamanho e forma dos vírus
Mimivírus
Capsídeo- envoltório protéico que envolve o ácido nucléico.
Formado por unidade estruturais.
Unidades estruturais- são as menores unidades funcionais que
formam o capsídeo
nucleocapsídeo- capsídeo com ácido nucléico
Virion- Partícula viral infecciosa
Envelope- Cobertura lipídica que envolve o capsídeo
Reconstrução do Adenovírus à 6 Angstrons de resolução
Microscopia crioeletrônica CrioEM e Cristalografia de raio X
CrioEM da superfície da face de um Região de um vertice do capsídeo
Pentons
peripentonal hexons
peripentonal hexons
Vírus da Imunodeficiência Adquirida
Exemplo do casamento entre estrutura e função
Vírus HIV foi identificado por volta de 25 anos atras. Os detalhes estruturais são impressionantes, o que contribui para o desenho
Vírus com simetria helicoidal
Difração de raio-x das fibras e de partículas orientadas em gel
Baseado em Microscopia eletrônica
Capsídeo ou nucleocapíseo com simetria icosaédrica
Simetria icosaédrica
O icosaédro é um sólido com 20 faces triangulares e 12 vertices relacionados a simetria rotacional de 2, 3 ou 5 ordem.
Número de triangulações (T)
Caspar e Klug, 1962
Triangulação- descrição da face de uma estrutura icosaédrica em termos de subdivisões em triângulos menores.
T=4 da face de um icosaedro
combinação de 4 faces idênticas
Quasi-equivalência
Caspar e Klug, 1962
Quando o capsídeo tem mais de 60 subunidades, cada subunidade ocupa uma posição quasi-equivalente.
Neste caso, a ligação não covalente entre as subunidades em diferentes ambientes são similares, mas não idênticas, como ocorre no caso de estruturas com 60
subunidades.
Uma estrutura com 60 subunidades. 5 subunidades
Uma estrutura com 180 subunidades
Diferentes ambientes estruturais
Unidades assimétricas
Unidades assimétricas
Estrutura do parvovirus 2 adeno-associado
T=1
Número de triangulações (T)
Cada hexágono representa um hexâmeros, com idênticas subunidades mostradas como triângulo equilátero.
Somente será possivel inserir curvatura a estrutura por meio de formações de pentâmeros. 12 hexâmeros adjacentes convertidos em pentâmeros 12 hexâmeros não adjacentes convertidos em pentâmeros
Estrutura dos membros da Reoviridae
reovírus rotavírus
Vírus Bluetongue T=13
Envelope viral
Morfologia de retrovírus
CrioEM CrioE Tomografia
Estrutura do domínio extracelular das proteínas do
envelope
Introdução
O genoma viral é um depósito de ácido nucleico que contém as
informações necessárias para construir, replicar e transmitir vírus.
Quais informações são codificadas pelo genoma viral?
replicação do genoma;
montagem e empacotamento do genoma;
regulação e cinética do ciclo replicativo;
modulação da defesa do hospedeiro;
espalhamento do vírus para outras células e
hospedeiros;
Informações não contidas no genoma viral
nenhum gene que codifique proteínas da maquinária
de síntese (nenhum RNA ribossomal e nenhuma
proteína ribossomal ou de tradução);
nenhum gene que codifica proteínas do metabolismo
energético ou biosíntese de membranas;
nenhum telomero (para manutenção do genoma) ou
centrômeros (para garantir a segregação do
genoma);
Os vírus não codificam a maquinária necessária para promover a
síntese de proteínas
Todo genoma viral deverá ser copiado para produzir um RNAm
que pode ser lido pelo ribossomo hospedeiro
Existem apenas sete tipos de genoma viral
Sistema Baltimore
Princípios
Vírus DNA e RNA de acordo com a ICTV 2005
cIsométrico- partículas virais com simetria do tipo icosaédrica
d Outros- são partículas não isométricas. Vírus pleomórficos, esféricos,
Sistema Baltimore
O sistema Baltimore omite a segunda função universal do genoma.
Servir como molde para a síntese de novos genomas.
Existe um número finito de
estratégias para cópia do
ácido nucléico. Cada uma
com um molde e
Desafios
Para muitos vírus com genoma DNA
replicação RNAm
nada tão desafiante, pois todas as células apresentam
mecanismos baseados em DNA
Para muitos vírus com genoma RNA
células animais não possuem mecanismos
conhecidos para copiar moldes de RNA viral para produzir RNAm o genoma viral deverá codificar uma polimerase para replicação do genoma e síntese
Estrutura e complexidade do genoma viral
Apesar da simplicidade da estratégia de expressão, a composição e
estrutura do genoma viral são mais complexos do que os de
bactéria ou células eucarióticas
O genoma viral pode ser:
1. DNA ou RNA;
2. DNA com curtos segmentos de RNA;
3. DNA ou RNA com proteínas ligadas covalentemente; 4. fita simples (+) ou (-) ou com ambos as polaridades; 5. fita dupla;
6. linear; 7. circular;
Convenções importantes
o RNAm é definido como polaridade (+), pois pode ser
imediatamente traduzido.
O RNA ou DNA complementar a um (+) é o (-). O polaridade (-)
não pode ser traduzido diretamente. Ele deverá ser primeiramente
Para pensar!
Vocês conseguiriam pensar na razão pela
qual os vírus são tão diversificados? Pensem
na composição do genoma, na estrutura e na
replicação.
Pressão seletiva
Qual a razão da existência dos
genomas vírus?
Existe alguma configuração mais
vantajosa?
Genoma DNA
Será que pelo fato de alguns vírus apresentarem genoma sendo DNA, a replicação e expressão do genoma seria apenas uma emulação do sistema
normalmente realizado pelo hospedeiro?
DNA fita dupla
O genoma viral pode ser fita dupla ou parcialmente fita dupla.
Existem 24 família virais com genoma DNA fita dupla. Dentre eles, o Adenoviridae, Hespesviridae, Papilomaviridae, Poliomaviridae e Poxviridae.
Seminários do dia
Grupo 1:
Luiza
Taissa
Vanessa
Vivian
Jéssica G.
Grupo 2:
Karen
Lohanna
Dominique
Thalyta
Jéssica D.
Grupo 3:
Rayssa
Roberta
Kamila
Tayane
Gabiele
Grupo 4:
Alana
Fernando
Grazielly
Taísa
Seminários do dia
Grupo 5:
Guilherme M.
Guilherme J.
Larissa
Daniel N.
Emílio
Raul
Grupo 6:
Yasmim
Luis
Ketiucia
Bartira
Estér
Grupo 7:
Daniel T.
Leandro
Caroline
Juliana
Tiago
Grupo 8:
Danielle
Jonathas
Gabriela
Sergio
Henrique
DNA fita dupla
Configuração do genoma: Genoma circular, com
menos de 10 ORFs
Grau de dependência da célula hospedeira:
1. para replicação e expressão gênica;
2. não tem DNA polimerase;
3. Moldes de RNA e forquilha de replicação
para replicar DNA, análogo ao mecanismo
celular; Estratégia de Expressão
gênica:
1. Controle temporal da expressão inicial e tardia de
genes;
2. Splicing como maior processo regulatório;
Interação com o hospedeiro: codifica o antígeno tumor (T) que modula
DNA fita dupla
Configuração do genoma: genoma linear com terminação curta,
repetida e invertida Grau de dependência da célula hospedeira: 1. codifica sistema de replicação do DNA incluindo DNA polimerase;
2. Proteína molde com não usual mecanismo
de deslocamento de fita;
Estratégia de Expressão gênica:
1. Controle temporal da expressão inicial e tardia de
genes;
2. Pequeno RNA viral produzido pela RNA polimerase III;
DNA fita dupla
Configuração do genoma: genoma linear
Grau de dependência da célula hospedeira:
1. codifica completo sistema de replicação
incluindo uma DNA polimerase e enzimas
que sintetizam precursores de DNA;
2. Replicação do
genoma com moldes de RNA e forquila de
replicação; Estratégia de Expressão
gênica:
1. Controle temporal da expressão inicial e tardia de
genes;
2. Produção de muitos RNAm de promotores multiplos;
DNA fita dupla
Configuração do genoma: - genoma grande e com
extemidades ligadas;
- longa repetição terminal;
Grau de dependência da célula hospedeira: 1. codifica completo sistema de replicação; 2. Replica no citoplasma; Estratégia de Expressão gênica:
1. Genoma codifica completo sistema de síntese de RNAm;
2. Muitas proteínas virais empacotadas no vírus;
DNA fita dupla
O genoma é parcialmente fita dupla. Os intervalos devem ser preenchidos para produzir um duplex perfeito.
O reparo antecede a sintese de RNAm, pois a RNA polimerase do hospedeiro só pode
transcrever DNA completamente dupla fita.
O genoma espaçado é produzido de um RNA molde por uma enzima codificada pelo vírus que sintetiza DNA de um molde de RNA (trascriptase
DNA fita simples
Cinco famílias de vírus contêm genoma DNA fita simples. Circoviridae e Parvoviridae.
O RNAm só pode ser feito a partir de um DNA fita dupla.
Genoma RNA
As células não tem RNA polimerase dependente de RNA, que podem replicar o genoma de vírus de RNA ou mesmo fazer RNAm de RNA.
A RNA polimerase II é capaz de copiar um RNA molde.
Como a RNA polimerase II, uma enzima que produz RNAm a partir de DNA molde é reprogramada para copiar RNA circular molde? Ainda não é
RNA fita dupla
Existem oito famílias de vírus com RNA fita dupla. O número de segmentos variam de 1 a 12.
O RNA (+) contém uma fita (+), que não pode ser traduzida como parte do duplex. A fita (-) é primeiro copiada em RNAm por uma RNA polimerase
RNA fita simples (+)
Os vírus RNA (+) são os mais presentes no planeta. Existem 27 famílias identificadas. Togaviridae, Picornaviridae, Flaviviridae, etc.
Eles podem ser diretamente traduzidos em proteínas.
O genoma é replicado em dois passos. O primeiro é a copia do genoma para uma fita (-). A fita (-) é então copiada para uma (+).
RNA fita simples (+) com DNA intermediário
O genoma RNA(+) dos retrovírus é convertido à um DNA fita dupla pela DNA polimerase dependente de RNA (Trasncriptase reversa).
