Replicação viral - Viral replication

A replicação viral é a formação de vírus biológicos durante o processo de infecção nas células hospedeiras alvo. Os vírus devem primeiro entrar na célula antes que a replicação viral possa ocorrer. Por meio da geração de cópias abundantes de seu genoma e do empacotamento dessas cópias, o vírus continua infectando novos hospedeiros. A replicação entre os vírus é muito variada e depende do tipo de genes envolvidos neles. A maioria dos vírus de DNA se reúne no núcleo, enquanto a maioria dos vírus de RNA se desenvolve apenas no citoplasma.

Produção / replicação viral

Os vírus se multiplicam apenas em células vivas. A célula hospedeira deve fornecer a energia e a maquinaria sintética e os precursores de baixo peso molecular para a síntese de proteínas virais e ácidos nucléicos.

A replicação do vírus ocorre em sete etapas, a saber;

  1. Acessório
  2. Entrada,
  3. Uncoating,
  4. Transcrição / produção de mRNA ,
  5. Síntese de componentes de vírus ,
  6. Montagem de Virion e
  7. Replicação viral de um bacteriófago
    Liberação (Estágio de Libertação).

Acessório

É a primeira etapa da replicação viral. O vírus se liga à membrana celular da célula hospedeira . Em seguida, ele injeta seu DNA ou RNA no hospedeiro para iniciar a infecção. Nas células animais, esses vírus entram na célula através do processo de endocitose que funciona através da fusão do vírus e do envelope viral com a membrana celular da célula animal e nas células vegetais entra através do processo de pinocitose que atua na compressão dos vírus.

Entrada

A membrana celular da célula hospedeira invagina a partícula viral, envolvendo-a em um vacúolo pinocitótico . Isso protege a célula de anticorpos como no caso do vírus HIV .

Uncoating

As enzimas celulares (dos lisossomos ) retiram a capa protéica do vírus . Isso libera ou torna acessível o ácido nucléico ou genoma do vírus .

Transcrição / produção de mRNA

Para alguns vírus de RNA , o RNA infectante produz RNA mensageiro ( mRNA ). Esta é a tradução do genoma em produtos proteicos. Para outros com RNA e DNA de fita negativa, os vírus são produzidos por transcrição e depois tradução.

O mRNA é usado para instruir a célula hospedeira a fazer componentes de vírus. O vírus aproveita as estruturas celulares existentes para se replicar.

Síntese de componentes de vírus

Os componentes são fabricados pelo vírus usando as organelas existentes do hospedeiro :

  • Proteínas virais: o mRNA viral é traduzido nos ribossomos celulares em dois tipos de proteínas virais:
    • Estrutural: proteínas que compõem a partícula do vírus
    • Não estruturais: proteínas não encontradas na partícula do vírus, principalmente enzimas para replicação do genoma do vírus
  • Ácido nucleico viral (replicação do genoma): Novos genomas virais são sintetizados; os modelos são o genoma parental ou fitas complementares recém-formadas, no caso de genomas de fita simples. Esses genomas são produzidos por uma polimerase viral ou (em alguns vírus de DNA) por uma enzima celular, particularmente em células que se dividem rapidamente.

Montagem de virião

Um vírion é simplesmente uma partícula de vírus ativa ou intacta. Nesse estágio, o genoma recém-sintetizado (ácido nucléico) e as proteínas são montados para formar novas partículas virais.

Isso pode ocorrer no núcleo da célula, no citoplasma ou na membrana plasmática para a maioria dos vírus desenvolvidos.

Liberação (estágio de liberação)

Os vírus, que agora estão maduros, são liberados por ruptura súbita da célula ou extrusão gradual (força para fora) dos vírus envelopados através da membrana celular .

Os novos vírus podem invadir ou atacar outras células, ou permanecer latentes na célula. No caso dos vírus bacterianos, a liberação dos vírions descendentes ocorre por lise da bactéria infectada. No entanto, no caso de vírus animais, a liberação geralmente ocorre sem lise celular.

Sistema de Classificação de Baltimore

Os vírus são classificados em 7 tipos de genes, cada um com suas próprias famílias de vírus, que por sua vez possuem estratégias de replicação diferentes. David Baltimore , um biólogo ganhador do Prêmio Nobel , desenvolveu um sistema chamado Sistema de Classificação de Baltimore para classificar diferentes vírus com base em sua estratégia única de replicação. Existem sete estratégias de replicação diferentes com base neste sistema (Baltimore Class I, II, III, IV, V, VI, VII). As sete classes de vírus são listadas aqui resumidamente e em generalidades.

Classe 1: vírus de DNA de fita dupla

Este tipo de vírus geralmente deve entrar no núcleo do hospedeiro antes de ser capaz de se replicar. Alguns desses vírus requerem polimerases de células hospedeiras para replicar seu genoma , enquanto outros, como os adenovírus ou vírus do herpes, codificam seus próprios fatores de replicação. No entanto, em ambos os casos, a replicação do genoma viral é altamente dependente de um estado celular permissivo à replicação do DNA e, portanto, do ciclo celular . O vírus pode induzir a célula a se submeter à divisão celular , o que pode levar à transformação da célula e, em última instância, ao câncer . Um exemplo de família dentro desta classificação é o Adenoviridae .

Existe apenas um exemplo bem estudado em que uma família de vírus de classe 1 não se replica dentro do núcleo. Esta é a família Poxvirus , que compreende vírus altamente patogênicos que infectam vertebrados .

Classe 2: Vírus de DNA de fita simples

Os vírus que se enquadram nesta categoria incluem aqueles que não são tão bem estudados, mas ainda pertencem altamente a vertebrados. Dois exemplos incluem Circoviridae e Parvoviridae . Eles se replicam dentro do núcleo e formam um intermediário de DNA de fita dupla durante a replicação. Um anelovírus humano denominado TTV está incluído nesta classificação e é encontrado em quase todos os seres humanos, infectando-os de forma assintomática em quase todos os órgãos principais .

Classe 3: Vírus de RNA de fita dupla

Como a maioria dos vírus com genomas de RNA , os vírus de RNA de fita dupla não dependem das polimerases do hospedeiro para a replicação na medida em que os vírus com genomas de DNA dependem . Os vírus de RNA de fita dupla não são tão bem estudados quanto outras classes. Esta classe inclui duas famílias principais, Reoviridae e Birnaviridae . A replicação é monocistrônica e inclui genomas individuais segmentados, o que significa que cada um dos genes codifica apenas uma proteína, ao contrário de outros vírus, que exibem uma tradução mais complexa.

Classes 4 e 5: vírus de RNA de fita simples

Ciclo de replicação de um coronavírus (classe 4)

Esses vírus consistem em dois tipos; no entanto, ambos compartilham o fato de que a replicação ocorre principalmente no citoplasma e que a replicação não é tão dependente do ciclo celular quanto a dos vírus de DNA. Essa classe de vírus também é um dos tipos de vírus mais estudados, junto com os vírus de DNA de fita dupla.

Classe 4: Vírus de RNA de fita simples - sentido positivo

Os vírus de RNA de sentido positivo e, de fato, todos os genes definidos como sentido positivo podem ser acessados ​​diretamente pelos ribossomos do hospedeiro para formar proteínas imediatamente. Eles podem ser divididos em dois grupos, os quais se replicam no citoplasma:

  • Vírus com mRNA policistrônico em que o RNA do genoma forma o mRNA e é traduzido em um produto de poliproteína que é subsequentemente clivado para formar as proteínas maduras. Isso significa que o gene pode utilizar alguns métodos para produzir proteínas da mesma fita de RNA, reduzindo o tamanho de seu genoma.
  • Vírus com transcrição complexa, para os quais mRNAs subgenômicos , frameshifting ribossômico e processamento proteolítico de poliproteínas podem ser usados. Todos são mecanismos diferentes para a produção de proteínas da mesma fita de RNA.

Exemplos dessa classe incluem as famílias Coronaviridae , Flaviviridae e Picornaviridae .

Classe 5: Vírus de RNA de fita simples - sentido negativo

Os vírus de RNA de sentido negativo e, de fato, todos os genes definidos como sentido negativo não podem ser acessados ​​diretamente pelos ribossomos do hospedeiro para formar proteínas imediatamente. Em vez disso, eles devem ser transcritos por polimerases virais no sentido positivo complementar "legível". Eles também podem ser divididos em dois grupos:

  • Vírus contendo genomas não segmentados para os quais a primeira etapa da replicação é a transcrição do genoma de fita negativa pela polimerase de RNA dependente de RNA viral para produzir mRNAs monocistrônicos que codificam as várias proteínas virais. Uma cópia do genoma de sentido positivo que serve como modelo para a produção do genoma da fita negativa é então produzida. A replicação está dentro do citoplasma.
  • Vírus com genomas segmentados para os quais ocorre replicação no citoplasma e para os quais a RNA polimerase dependente de RNA viral produz mRNAs monocistrônicos de cada segmento do genoma.

Os exemplos nesta classe incluem as famílias Orthomyxoviridae , Paramyxoviridae , Bunyaviridae , Filoviridae e Rhabdoviridae (que inclui raiva ).

Classe 6: Vírus de RNA de fita simples de sentido positivo que se replicam por meio de um intermediário de DNA

Uma família bem estudada dessa classe de vírus inclui os retrovírus . Uma característica definidora é o uso da transcriptase reversa para converter o RNA de sentido positivo em DNA. Em vez de usar o RNA para os modelos de proteínas, eles usam o DNA para criar os modelos, que são inseridos no genoma do hospedeiro usando a integrase . A replicação pode então começar com a ajuda das polimerases da célula hospedeira.

Classe 7: Vírus de DNA de fita dupla que se replicam por meio de um intermediário de RNA de fita simples

Este pequeno grupo de vírus, exemplificado pelo vírus da hepatite B , tem um genoma de fita dupla com lacuna que é subsequentemente preenchido para formar um círculo covalentemente fechado ( cccDNA ) que serve como um modelo para a produção de mRNAs virais e um RNA subgenômico . O RNA pré-genoma serve como molde para a transcriptase reversa viral e para a produção do genoma do DNA.

Referências