Vírus de RNA que usam transcriptase reversa
Produzindo DNA a partir de RNADuas famílias
Uma com genoma de RNA e outra com genoma de DNA Retroviridae= RNA fita simples (+)
Hepadnaviridae= DNA dupla fita parcial
Ambas as famílias usam o núcleo
Somente Retroviridae usam transcrição reversa e transposição para garantir a expressão de proteínas
virais e síntese do genoma
Retrovírus receberam seu nome “retro” devido a sua abilidade de reverter o fluxo da informação genética
Transcriptase reversa
Enzima multifuncional
Não é somente polimerase, mas também RNaseH (degrada RNA no DNA molde)
Retrovírus e Hepadnavírus usam estratégias diferentes
Retrovírus
-Genoma de RNA é copiado pela transcriptase reversa em DNA dupla fita
-DNA é transcrito pela RNA polimerase da célula produzindo mRNAs e mais genomas
Hepadnavírus
-DNA dupla fita é copiado pela RNA polimerase produzindo mRNAs.
-RNA é convertido em genomas de DNA pela transcriptase reversa
Estratégia dos retrovírus é “anciente”
Vírus ou agentes semelhantes a vírus que usam tanto transcrição reversa e transposição se tornaram parte da
linhagem primata há mais de 35 milhões de anos
Pelo menos 5-10% de nosso genoma é composto destes elementos→
Muitos dos segmentos de DNA proximamente relacionados são encontrados em todos os primatas
Howard Temin e David Baltimore- 1960
Descobriram independentemente que partículas de
retrovírus contém DNA polimerase dependente de RNA= “Transcriptase reversa”
Prêmio Nobel
Enzima é capaz de reverter a infomação do RNA em DNA=contrário ao dogma central de Crick
Nota:
-Cerca de 50-100 moléculas de RT na partícula dos retrovírus
-Uma molécula de RT na partícula dos hepadnavírus
Retroviridae -Envelopados
-80-100 nm de diâmetro
- RNA empacotado na partiícula= RNA fita simples (+) -Sete gêneros
Alguns retrovírus
HTLV= vírus T-linfotrópicos humanos Lentivírus: HIV-1, HIV-2
Partícula viral (virion) contém 2 moléculas idênticas de RNA fita simples
-cerca de 7 a 10 Kb (genoma diplóide)
-RNA é idêntico a mRNA celular = possui cap e cauda poli A
-Virons também possuem tRNAs celulares (pareados a cada genoma de RNA)
-tRNA é usado como primer para transcrição reversa produzindo DNA
-Virons contém transcriptase reversa (cerca de 50 a 100 moléculas por viron)
Genoma é RNA (+) e contém cap e poli A No entanto
-Não é o RNA mensageiro= não é traduzido em proteínas -O mRNA autêntico é produzido a partir da cópia de DNA integrada no genoma da célula hospedeira pela RNA polimerase celular
Duas enzimas:
Transcriptase reversa= converte RNA em DNA
RNA polimerase celular= copia uma fita de DNA em mRNA e genoma
O DNA de dupla fita produzido pela transcriptase reversa não é uma “ simples cópia”
-É uma copia “ transmutada” que possui sequência
repetidas longas nas extremidades (LTRs= “ Long Terminal Repeats” )
-O mecanismo de cópia resulta em uma sequência de DNA que contém um promotor em ambas as
extremidades da cópia de DNA
-Promotor permite altos níveis de expressão do mRNA viral a partir da cópia de DNA integrada no genoma da célula
NÃO há promotor no genoma de RNA!!! No entanto
-Parte da sequência do promotor está na extremidade 3’ do RNA viral (sequência U3) e parte na extremidade 5’ (sequência U5)
-O processo de transcrição reversa une estas sequências construindo uma molécula de DNA contendo o LTR
-O LTR contém o promotor para produzir mRNAs e
também genoma RNA (+) que é empacotado na partícula
Síntese de DNA
-2 moléculas de RNA fita simples (+) são convertidas em uma molécula de DNA dupla fita
-Os mRNA são usados para produzir proteínas e podem ser empacotados como genoma nas partículas
Transcrição reversa
Transcriptase reversa (enzima multifuncional)
-copia RNA e produz DNA dupla fita, uma fita de cada vez -Possui atividade de Rnase H, degrada o RNA no híbrido DNA/RNA
-Copia o molde de DNA e produz fita complemetar de DNA
A atividade de polimerase (RT) produz muitos erros -RT não possui atividade de correção (proof reading) diferente da DNA polimerase celular
e de muitas DNA polimerases)
-Como consequência os produtos da transcição reversa contém muitas mutações , o que facilita
Transcrição reversa ocorre como parte de um complexo protein/RNA
-Logo que o capsídeo é exposto a nucleotídeos
substratos, RT inicia a cópia do genoma de RNA em DNA dentro do capsídeo parcialmente desmontado=
“envelope é removido”
-Uma vez que duas moléculas de RNA são empocatadas, ambas estão disponíveis como molde para produção de DNA
-A troca de moldes (cópia de um molde e troca para outro) dentro da partícula leva a recombinação. -Se um genoma é danificado o outro pode suprimir a informação= explicação para a alta resistência dos retrovírus a radiação UV
-Após transcrição reversa, a cópia de DNA dupla fita é transportada para o núcleo (ainda associado a proteínas) -Retrovírus simples (como MuLV) requerem células em divisão com rompimento da membrana nuclear para entrada no núcleo
-Os Lentivírus (como HIV) NÃO possuem este
requerimento, e o DNA dupla fita pode penetrar no núcleo intacto (em células em repouso)
Genes Pol (codificam proteínas multifuncionais) Produtos maduros do gene Pol são um complexo de polipeptideos que incluem 3 atividades enzimáticas distintas:
-Transcriptase reversa (RT)= cópia RNA em DNA -Rnase H= degrada o RNA da dupla fita DNA/RNA
-Integrase= insere o DNA dupla fita no genoma da célula hospedeira= PROVÍRUS
Integração é ao acaso e pode ocorrer me vários sítios no genoma do hospedeiro
Após integração, o PROVÍRUS se torna parte do genoma do hospedeiro
Nunca é excisado por enzimas virais
A única forma de saída do DNA integrado e transcrição= conversão do DNA em RNA
Enzima que faz transcrição= RNA polimerase celular
Muitos PROVÍRUS ficam “fossilizados” em genomas de primatas
Como consequência, nossos genomas possuem vários retrotransposons ancientes e modernos
Hepadnaviridae
Estratégia diferente de transcrição reversa Partícula viral contém genoma de DNA
-Genomas de DNA são produzidos por transcrição reversa durante o ciclo de replicação dentro da célula
Tanto
Hepadnavírus = vírus animais Caulimovírus= virus de plantas Usam a mesma estratégia
Estão entre os vírus com os menores genomas
Vírus da Hepatite B
Sério patógeno humano -Vírus envelopado
-Genoma= DNA de dupla fita parcial mantido em forma circular
- ~3.2 Kb
-Fita positiva e incompleta- possui cerca de 60% do genoma
-Extremidade 5’ da fita negativa é covalentemente ligada a proteína viral (transcriptase reversa)
-Extremidade 5’ da fita positiva é ligada covalentemente a um oligonucleotídeo de RNA
-Fita negativa é o molde para síntese de mRNAs -3 transcritos
Como fazer o genoma??
1- DNA de dupla fita circular entra no núcleo
2-No núcleo DNA é convertido em círculo fechado= (preenchimento da fita postiva)
3- RNA (pré gênomico) é produzido a partir da fita negativa
4- RNA é empacotado na partícula (com polimerase) 5-RNA é copiado pela polimerase em DNA fita negativa
Hepadnavírus Ciclo de replicação
Retrotransposons
Combinam transcrição reversa e transposição
Gene da transcriptase reversa (RT) é relacionado a gene da RT dos retrovírus e hepadnavírus
Barbara McClintock-1940 Conceito de transposon
-Elementos genéticos de transposição
-Sequências de DNA específicas que são capazes de “pular” de uma posição para outra dentro do genoma Prêmio Nobel
Retrotransposons e retrovírus possuem vários mecanismos em comum
Responsáveis por uma alta taxa de mutações no genoma do hospedeiro
Grupos de Transposons
Simples= não há transcrição reversa. Normalmente encontrados em procariotos
Ex: genoma do bacteriófago Um
Retrotransposons= Encontrados em eucariotos.
Sequências de DNA que se assemelham a genomas de retrovírus
