Vírus

Definição de vírus

Um vírus é uma cadeia de ácidos nucleicos (DNA ou RNA) que vive em uma célula hospedeira, usa partes da maquinaria celular para reproduzir e libera as cadeias de ácido nucleico replicado para infectar mais células. Um vírus é frequentemente alojado em um revestimento de proteína ou envelope de proteínas, uma cobertura protetora que permite que o vírus sobreviva entre os hospedeiros.

Estrutura de vírus

Um vírus pode assumir uma variedade de estruturas diferentes. O menor vírus é de apenas 17 nanômetros, apenas mais longos que uma proteína de tamanho médio. O maior vírus é quase mil vezes esse tamanho, a 1.500 nanômetros. Isso é muito pequeno. Um cabelo humano tem aproximadamente 20.000 nanômetros de diâmetro. Isso significa que a maioria das partículas de vírus está muito além da capacidade de um microscópio de luz normal. Abaixo está uma imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM) do vírus Ebola.

Aqui, você só pode ver a camada de proteína do vírus Ebola. Cada vírus parece um verme dobrado. No entanto, essas não são células. Dentro do revestimento da proteína, há uma molécula de RNA cuidadosamente dobrada, que contém as informações necessárias para replicar a camada de proteína, a molécula de RNA e os componentes necessários para sequestrar os processos naturais de uma célula para concluir essas tarefas.

A estrutura exata de um vírus depende de qual espécie serve como seu hospedeiro. Um vírus que se replica nas células de mamíferos terá um revestimento de proteína que permite se conectar e se infiltrar nas células de mamíferos. A forma, estrutura e função dessas proteínas mudam dependendo da espécie de vírus. Um vírus típico pode ser visto abaixo.

O vírus acima mostra a estrutura típica que um vírus toma, um genoma viral cercado por um escudo de proteínas. As várias proteínas do envelope permitirão que o vírus interaja com a célula hospedeira que encontra. Parte do revestimento da proteína abrirá, perfura através da membrana celular e depositará o genoma viral dentro da célula. O revestimento da proteína pode ser descartado, pois o genoma viral agora se replicará dentro da célula hospedeira. As moléculas de vírus replicadas serão embaladas dentro de suas próprias casacas de proteína e serão liberadas no ambiente para encontrar outro host. Enquanto muitas partículas de vírus tomam uma forma simples como a acima, algumas são muito mais complicadas.

A imagem acima mostra um fago, um tipo de vírus especializado em células bacterianas. A camada de proteína de um fago é muito mais complexa e possui uma variedade de peças especializadas. A parte da cabeça contém o genoma viral. O colarinho, a bainha, a placa de base e as fibras da cauda fazem parte de um sistema intrincado para se conectar e injetar o genoma em uma célula bacteriana. As fibras da cauda seguram a célula bacteriana, puxando a placa de base até a parede celular ou a membrana. A bainha e o colarinho comprimem, perfuram a célula e depositam o DNA na célula bacteriana.

Algumas moléculas de vírus não têm revestimento de proteína, ou nunca foram identificadas. Em algumas espécies de vírus vegetais, o vírus é passado de célula para célula dentro da planta. Quando as sementes são criadas dentro da planta, o vírus se espalha para as sementes. Dessa maneira, o vírus pode viver dentro das células toda a sua existência e nunca precisar de um revestimento de proteína para protegê -lo no ambiente. Outras moléculas de vírus têm casacas de proteínas ainda maiores e mais complexas e se especializam em vários hospedeiros.

Um vírus está vivendo?

Essa é uma questão complicada. Uma célula é considerada viva porque contém todos os componentes necessários para replicar seu DNA, crescer e dividir em novas células. Este é o processo que toda a vida leva, onde é um organismo único ou um organismo multicelular. Algumas pessoas não consideram um vírus que vive porque um vírus não contém todos os mecanismos necessários para se replicar. Eles diriam que um vírus, sem uma célula hospedeira, não pode se replicar por conta própria e, portanto, não está vivo.

No entanto, pela definição de vida estabelecida antes, parece que quando um vírus está dentro de uma célula hospedeira, ela tem toda a maquinaria, precisa sobreviver. O revestimento de proteínas em que existe fora de uma célula é o equivalente a um esporo bacteriano, uma pequena bactéria cápsula se forma para sobreviver a condições adversas. Os cientistas que apóiam um vírus sendo um organismos vivos observam a semelhança entre um vírus em um revestimento de proteínas e um esporo bacteriano. Nenhum dos organismos é ativo dentro de seu casaco protetor, eles só se tornam ativos quando atingem condições favoráveis.

De fato, a única razão pela qual um vírus nos afeta é porque se torna ativo em nossas células. Além disso, um vírus tende a evoluir com seu host. A maioria dos vírus perigosos saltou recentemente para uma nova espécie. A bioquímica que eles evoluíram para viver dentro das outras espécies não é compatível com as novas espécies, e os danos celulares e a morte ocorrem. Isso causa uma série de reações, dependendo de quais células foram infectadas. O vírus HIV, por exemplo, ataca células imunes exclusivamente. Isso leva a uma perda total de função imunológica em pacientes. Com o vírus causando o resfriado comum, o vírus ataca as células respiratórias e as danifica como faz seu trabalho.

No entanto, nem todas as infecções por vírus serão prejudiciais para o host. Um vírus que mata o host terá menos sucesso ao longo do tempo, em comparação com um vírus que não prejudica o host. Um hospedeiro saudável aumenta o número de moléculas de vírus liberadas no ambiente, que é o objetivo final do vírus. De fato, algumas partículas de vírus podem realmente beneficiar o host. Um bom exemplo é uma forma de vírus do herpes, encontrada em ratos. Esse vírus, enquanto está infectando um mouse, fornece ao mouse uma boa defesa contra as bactérias que carregam a praga. Embora o mecanismo não esteja claro, o vírus de alguma forma impede que as bactérias se instalem no sistema do mouse.

Quando visto sob essa luz, é fácil ver como um vírus é muito semelhante a uma bactéria. A bactéria cria e mantém as ferramentas necessárias para reproduzir o DNA, onde o vírus as rouba. Essa é a única diferença real entre um vírus e uma bactéria. Por isso, muitos cientistas consideram um vírus um organismo vivo. Cientistas que estudam vírus, virologistas observam que as partículas de vírus (vivas ou não) estão evoluindo com a vida provavelmente desde que as primeiras células estivessem presentes. Por esse motivo, há um vírus especializado em quase todas as espécies do planeta.

Classificação de vírus

Os cientistas classificam os vírus com base em como replicam seu genoma. Alguns genomas de vírus são feitos de RNA, outros são feitos de DNA. Alguns vírus usam um único fio, outros usam uma fita dupla. As complexidades envolvidas na replicação e embalagem dessas diferentes moléculas colocam vírus em sete categorias diferentes.

Os genomas do vírus da classe I são feitos de DNA de fita dupla, o mesmo que o genoma humano. Isso facilita para essas moléculas de vírus usarem as máquinas naturais da célula para produzir proteínas do DNA do vírus. No entanto, para que a polimerase de DNA (a molécula que copie o DNA) seja ativa, a célula deve estar se dividindo. Algumas moléculas de vírus da classe I incluem seções de DNA que fazem a célula começar a se dividir ativamente. Essas moléculas de vírus podem levar ao câncer. O vírus do papiloma humano é um vírus de classe I sexualmente transmitido e pode causar câncer cervical.

Um vírus de classe II contém apenas uma única fita de DNA. Antes de poder ser lido pelas enzimas polimerase de DNA do host, ele deve ser convertido em DNA de fita dupla. Faz isso seqüestrando as histonas da célula hospedeira (proteínas de DNA) e a polimerase de DNA. Em vez de esperar a célula dividir ou forçá-la, o DNA do vírus da classe II contém codificação de uma proteína chamada Rep. Essa enzima de replicação replica o genoma do vírus de fita simples original. Outras proteínas são criadas a partir do DNA e usadas para criar casacos de proteínas com as máquinas celulares. O DNA de fita simples é então embalada nessas camadas de proteína e novos pacotes de vírus são criados.

Os genomas do vírus da classe III são criados a partir de RNA de fita dupla. Embora isso seja incomum, esses pacotes de vírus vêm com sua própria proteína, a RNA polimerase. Esta proteína pode criar RNA mensageiro (mRNA) a partir do RNA de vírus de fita dupla. O RNA do vírus permanece na cápsula do vírus e apenas o mRNA entra no citoplasma do hospedeiro. Aqui, o mRNA é convertido em proteínas, algumas das quais incluem mais RNA polimerase. Essa RNA polimerase cria um novo RNA de fita dupla, que é encapsulado pelas proteínas e liberado da célula.

Os vírus da classe IV são RNA de fita única, quase idêntica ao mRNA produzido pela célula hospedeira. Com esses vírus, todo o revestimento da proteína é engolido por uma célula hospedeira não infectada. O pequeno genoma do RNA escapa do revestimento da proteína e entra no citoplasma. Esta fita do tipo mRNA codifica uma grande poliproteína, que será criada pelos ribossomos dos hosts. A poliproteína naturalmente se divide em diferentes partes. Alguns criam casacos de proteínas, enquanto outros leem e replicam a fita original do RNA viral. O vírus continua a replicar e criar novas partículas de vírus totalmente embaladas. Quando a célula está completamente cheia, ela rompe e libera as partículas do vírus no sangue ou no ambiente. Até 10.000 partículas de vírus podem ser lançadas de uma única célula.

Os genomas de vírus na classe V também são RNA de fita única. No entanto, eles correm na direção oposta do mRNA normal. Portanto, as máquinas da célula não podem lê -las diretamente. Essas moléculas de vírus contêm uma molécula de RNA polimerase que pode ler ao contrário. Essas moléculas de vírus têm grandes cápsulas, cercadas por membrana celular e proteínas. Quando o vírus se aproxima de uma célula, suas proteínas de membrana se ligam à célula e é atraída para o citoplasma. Aqui, ele se separa, liberando o RNA viral para trás e as proteínas associadas. Esses pequenos complexos produzem mRNA regular, o que cria novos complexos de vírus. Esses complexos inacabados se movem para a superfície celular, onde alinham a membrana celular com proteínas que criam. Quando terminam, eles se envolvem nesta membrana e se afastam da célula.

Os genomas do vírus da classe VI são os mesmos da classe V, mas usam um método diferente para replicar. As partículas do vírus da classe VI são conhecidas como retrovírus. Em vez de criar mRNA a partir do RNA viral, essas moléculas de vírus funcionam com uma proteína diferente. Conhecida como transcriptase reversa, essa enzima é capaz de criar DNA a partir do RNA do vírus. Ao fazer isso, o RNA viral é convertido em DNA de fita dupla. Este DNA então produz um novo vírus. O DNA pode incorporar com o DNA do hospedeiro e, ao fazê -lo, tornar -se endogenizado. Isso significa que o DNA permanecerá na célula enquanto a célula vive. Se a célula for encontrada em uma linha germinativa, como esperma ou ovo, o vírus se tornará permanentemente parte do genoma do hospedeiro. Estima-se que 5-8% do genoma humano seja deixado sobre o DNA retrovírus.

A classe final, Classe VII, inclui os pararetrovírus. Semelhante à classe VI, esses genomas de vírus usam transcriptase reversa. No entanto, esses genomas de vírus são embalados como DNA, não RNA. Esses vírus se inserem diretamente no genoma do hospedeiro, que começa a transpor o DNA viral para o RNA. A maior parte desse RNA será mRNA, usada para criar uma poliproteína. Parte da poliproteína é a transcriptase reversa. Essa transcriptase reversa funciona em peças de RNA conhecidas como Pregenome. Ele lê essas moléculas de RNA e produz o DNA original do vírus. Isso é então empacotado em casacos de proteínas virais. Os vírus da classe VII são frequentemente encontrados nas plantas e podem viajar entre células usando os plasmodesmata, ou podem ser transportados por insetos herbívoros que se alimentam das plantas. Os pulgões carregam muitas doenças vegetais, à medida que sua proboscia perfura as paredes celulares das plantas e bebem o citoplasma.

Exemplos de um vírus

Vírus do polo

O vírus da poliomielite, que prejudicou o presidente Franklin Roosevelt, é um vírus da Classe III. Este vírus de RNA de fita dupla codifica para 12 proteínas. Como outros genomas do vírus da classe III, ele se reproduz liberando fios de mRNA no citosol das células hospedeiras, que codificam novas moléculas de vírus. Curiosamente, o vírus da poliomielite não era mortal, até que as pessoas começaram a tratar a água. Antes da água clorada, a poliomielite sobreviveu na maioria das fontes de água. Assim, a maioria dos bebês foi exposta à poliomielite logo de cara.

Em bebês, geralmente não há sintomas de poliomielite e o sistema imunológico responde ao vírus. No entanto, depois que a água clorada foi estabelecida, a maioria das crianças não experimentou poliomielite. No entanto, a doença não foi erradicada. Muitas pessoas foram expostas na idade adulta aos bolsos da poliomielite que ainda persistiam. Essas pessoas sofreram muito com a doença, pois o sistema imunológico não reagiu com rapidez suficiente a ela. Como o FDR, eles geralmente eram permanentemente aleijados dos efeitos do vírus na saúde óssea. Felizmente, a vacina para a poliomielite, uma das primeiras criadas, é facilmente feita de matar vírus da poliomielite viva com calor. Os casacos de proteína morta permitem que o corpo desenvolva uma imunidade ao vírus, sem que as células sejam infectadas.

Vírus da raiva

O vírus da raiva é um vírus Classe V, com uma camada de proteína em forma de bala. Este vírus é feito de RNA linear e de fita simples. O genoma do vírus da raiva codifica cinco proteínas, de 12.000 nucleotídeos. Curiosamente, os sintomas da raiva em muitos animais incluem aumento da agressão. Essa característica, causada por onde o vírus ataca e os danos causados, faz com que os animais mordem outros animais com mais frequência do que normalmente. As partículas de vírus da raiva montadas se acumulam na saliva. Assim, quando um animal infectado morde outro, o vírus é passado para o novo animal.

O vírus da raiva é quase sempre fatal em humanos, se não for tratado imediatamente. Anualmente, existem quase 15 milhões de vacinas pós-exposição dadas para a raiva. A vacina carrega essencialmente o corpo com o vírus morto, permitindo uma grande resposta imune contra o vírus. Isso pode interromper o vírus antes que ele seja estabelecido no sistema. Se isso acontecer, há poucas chances de recuperação. Os cães são geralmente pré-exposição vacinados, o que fornece uma proteção geral aos seus proprietários, com a chance de serem mordidos por um animal infectado pelo vírus.

Questionário

1. Qual das seguintes classes do genoma do vírus pode ser reproduzida diretamente por máquinas celulares? A. Classe I B. Classe III C. Classe VI

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. Os genomas do vírus da classe I são feitos de DNA e fita dupla. Isso significa que o genoma viral está pronto para ser copiado no mRNA, sem etapas intermediárias encontradas nas outras classes de vírus.

2. O rinovírus humano A causa o resfriado comum. O genoma do rinovírus é um RNA de fita simples, semelhante aos mRNAs produzidos pela célula hospedeira. A que classe o rinovírus pertence? A. Classe VII B. Classe II C. Classe IV

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. A classe IV inclui todos os genomas de vírus do tipo mRNA. Esses vírus podem ser traduzidos diretamente pelos ribossomos do host em proteínas, pulando as etapas que outros vírus tomam.

3. Seu amigo afirma que os vírus são os mesmos que as alergias, pois ambas fazem com que seu nariz funcione. Qual das seguintes opções convencerá seu amigo de outra forma? A. Somente os vírus causam uma reação imune B. Um vírus não apenas causa uma reação, mas reproduz dentro de suas células C. Por que argumentar? Seu amigo está certo.

Resposta à pergunta nº 3

B está correto. Ambas as substâncias causam uma reação imune. O sistema imunológico é responsável por reconhecer o próprio VS. A diferença é que os alérgenos, como pólen e poeira, não se auto-replicarem em suas células depois de assumi-los.

Referências

• Nelson, D.L. & Cox, M.M. (2008). Princípios de bioquímica. Nova York: W.H. Freeman e companhia.
• Roossinck, M.J. (2016). Vírus. Princeton: Princeton University Press.
• Widmaier, E.P., Raff, H., & Strang, K. T. (2008). Fisiologia humana de Vander: os mecanismos da função corporal (11ª ed.). Boston: McGraw-Hill Ensino Superior.

Última atualização em 19 de agosto de 2022