Objetivos

  • Descrever as características gerais de vírus como agentes patogénicos
  • Descrever genomas virais
  • Descrever as características gerais do viral ciclos de vida
  • Diferenciar entre os bacteriófagos, vírus em plantas, e vírus de animais
  • Descrever as características utilizadas para identificar vírus como obrigar parasitas intracelulares

atenção Clínica: Joaquim, Parte 1

Joaquim, 45 anos, jornalista, acaba de voltar para os EUA., de viagens na Rússia, China e África. Ele não está se sentindo bem, então ele vai para o seu médico geral queixando-se de fraqueza em seus braços e pernas, febre, dor de cabeça, agitação perceptível, e pequeno desconforto. Ele acha que pode estar relacionado com uma mordidela de cão que sofreu enquanto entrevistava um agricultor Chinês. Ele está experimentando algumas sensações de picadas e coceira no local da ferida da mordida, mas ele diz ao médico que o cão parecia saudável e que ele não tinha sido preocupado até agora., O médico ordenou um teste de cultura e sensibilidade para excluir a infecção bacteriana da ferida, e os resultados vieram negativos para qualquer bactéria patogénica possível.com base nesta informação, que testes adicionais devem ser realizados no doente?que tipo de tratamento deve o médico recomendar?

voltaremos ao exemplo de Joaquim mais tarde nesta página.,

apesar do seu pequeno tamanho, O que os impediu de serem vistos com microscópios de luz, a descoberta de um componente filtrável menor do que uma bactéria que causa a doença do mosaico do tabaco (TMD) remonta a 1892. Na época, Dmitri Ivanovski, um botânico russo, descobriu a fonte de DTM usando um dispositivo de Filtragem de porcelana inventado por Charles Chamberland e Louis Pasteur em Paris em 1884. Os filtros de câmara de porcelana têm um tamanho de poro de 0,1 µm, que é pequeno o suficiente para remover todas as bactérias ≥0,2 µm de quaisquer líquidos que passam através do dispositivo., Foi elaborado um extracto obtido de plantas de tabaco infectadas com DCM para determinar a causa da doença. Inicialmente, a origem da doença foi pensado para ser bacteriana. Foi surpreendente para todos quando Ivanovski, usando um filtro Chamberland, descobriu que a causa da DTM não foi removida após passar o extrato através do filtro de porcelana. Então, se uma bactéria não foi a causa da DTM, o que poderia estar causando a doença? Ivanovski concluiu que a causa da DTM deve ser uma bactéria extremamente pequena ou esporo bacteriano., Outros cientistas, incluindo Martinus Beijerinck, continuaram a investigar a causa da DTM. Foi Beijerinck, em 1899, que finalmente concluiu que o agente causador não era uma bactéria, mas, em vez disso, possivelmente um químico, como um veneno biológico que descreveríamos hoje como uma toxina. Como resultado, a palavra vírus, latim para veneno, foi usada para descrever a causa da DTM alguns anos após a descoberta inicial de Ivanovski., Apesar de não ser capaz de ver o vírus que causou a DTM, e não perceber que a causa não era uma bactéria, Ivanovski é creditado como o descobridor original de vírus e um fundador do campo da virologia.hoje, podemos ver vírus usando microscópios eletrônicos (Figura 1) e sabemos muito mais sobre eles. Os vírus são entidades biológicas distintas; no entanto, sua origem evolutiva ainda é uma questão de especulação. Em termos de taxonomia, eles não estão incluídos na árvore da vida porque eles são acelulares (não consistindo de células)., A fim de sobreviver e se reproduzir, os vírus devem infectar um hospedeiro celular, tornando-os obrigatórios parasitas intracelulares. O genoma de um vírus entra em uma célula hospedeira e direciona a produção dos componentes virais, proteínas e ácidos nucleicos, necessários para formar novas partículas virais chamadas viriões. Os viriões novos são feitos na célula hospedeira através da montagem de componentes virais. Os novos viriões transportam o genoma viral para outra célula hospedeira para realizar outra rodada de infecção. A tabela 1 resume as propriedades dos vírus.

Tabela 1., Características do Vírus

Infecciosas, acelular patógenos

Obrigar parasitas intracelulares com o host e a célula de tipo de especificidade

o DNA ou RNA do genoma (nunca os dois)

o Genoma é rodeado por uma proteína da cápside e, em alguns casos, um fosfolipídeo de membrana cravejado com glicoproteínas virais

a Falta genes para muitos produtos necessários para o sucesso da reprodução, que exigem a exploração do host-célula de genomas para reproduzir

Figura 1., a) vírus do mosaico do tabaco (TMV) visto com microscópio electrónico de transmissão. B) às plantas infectadas com a doença do mosaico do tabaco (DTM) causada pela TMV. (credit a: modification of work by USDA Agricultural Research Service—scale-bar data from Matt Russell; credit b: modification of work by USDA Forest Service, Department of Plant Pathology Archive North Carolina State University)

Think about It

  • Por que o primeiro vírus investigado foi confundido com uma toxina?,

hospedeiros e transmissão Viral

os vírus podem infectar todos os tipos de células hospedeiras, incluindo as de plantas, animais, fungos, protistas, bactérias e archaea. A maioria dos vírus só será capaz de infectar as células de uma ou algumas espécies de organismo. Isto é chamado o alcance do hospedeiro. No entanto, ter uma vasta gama de hospedeiros não é comum e os vírus tipicamente infectam apenas hospedeiros específicos e apenas tipos de células específicos dentro desses hospedeiros. Os vírus que infectam as bactérias são chamados bacteriófagos, ou simplesmente fagos. A palavra fago vem da palavra grega para devorar., Outros vírus são apenas identificados pelo seu grupo hospedeiro, tais como vírus animais ou vegetais. Uma vez que uma célula está infectada, os efeitos do vírus podem variar dependendo do tipo de vírus. Os vírus podem causar crescimento anormal da célula ou morte celular, alterar o genoma da célula, ou causar pouco efeito perceptível na célula.

vírus podem ser transmitidos através do contato direto, contato indireto com fomites, ou através de um vetor: Um animal que transmite um patógeno de um hospedeiro para outro., Artrópodes, como mosquitos, carraças e moscas, são vetores típicos para doenças virais, e podem atuar como vetores mecânicos ou biológicos. A transmissão mecânica ocorre quando o artrópode transporta um patógeno viral no exterior do seu corpo e transmite-o para um novo hospedeiro por contato físico. A transmissão biológica ocorre quando o artrópode carrega o patógeno viral dentro de seu corpo e transmite-o para o novo hospedeiro através da mordedura.no ser humano, uma grande variedade de vírus são capazes de causar várias infecções e doenças., Alguns dos mais mortíferos patógenos emergentes em seres humanos são vírus, mas temos poucos tratamentos ou medicamentos para lidar com infecções virais, tornando-os difíceis de erradicar.os vírus que podem ser transmitidos de um hospedeiro animal para um hospedeiro humano podem causar zoonoses. Por exemplo, o vírus da gripe aviária tem origem em aves, mas pode causar doenças em seres humanos. Zoonoses reversas são causadas pela infecção de um animal por um vírus que se originou em um humano.,

combater bactérias com vírus

o aparecimento de super-percugs, ou bactérias multidrug resistentes, tornou-se um grande desafio para as empresas farmacêuticas e um grave problema de saúde. De acordo com um relatório de 2013 do centro de controle e prevenção de doenças dos EUA (CDC), mais de 2 milhões de pessoas estão infectadas com bactérias resistentes a drogas nos EUA anualmente, resultando em pelo menos 23 mil mortes. O uso continuado e o uso excessivo de antibióticos irão provavelmente levar à evolução de estirpes ainda mais resistentes aos medicamentos.,

uma solução potencial é o uso de terapia de fagias, um procedimento que utiliza vírus que matam bactérias (bacteriofagos) para tratar infecções bacterianas. Terapia de fagos não é uma ideia nova. A descoberta de bacteriófagos remonta ao início do século XX, e a terapia de fagias foi usada pela primeira vez na Europa em 1915 pelo bacteriologista inglês Frederick Twort. No entanto, a subsequente descoberta da penicilina e outros antibióticos levou ao abandono próximo desta forma de terapia, exceto na antiga União Soviética e em alguns países da Europa Oriental., O interesse pela terapia de fagos fora dos países da antiga União Soviética só recentemente está a reaparecer devido ao aumento das bactérias resistentes aos antibióticos.a terapêutica com fagos tem algumas vantagens sobre os antibióticos, na medida em que os fagos matam apenas uma bactéria específica, enquanto os antibióticos matam não só o agente patogénico, mas também bactérias benéficas do microbiota normal. O desenvolvimento de novos antibióticos também é caro para as empresas farmacêuticas e para os pacientes, especialmente para aqueles que vivem em países com altas taxas de pobreza.

Phagens também foram utilizadas para prevenir a deterioração dos alimentos., Em 2006, a Food and Drug Administration dos EUA aprovou o uso de uma solução contendo seis bacteriófagos que podem ser pulverizados em carnes de almoço como Bolonha, presunto e TURQUIA para matar Listeria monocytogenes, uma bactéria responsável pela listeriose, uma forma de intoxicação alimentar. Alguns consumidores têm preocupações sobre o uso de phages em alimentos, no entanto, especialmente dada a crescente popularidade de produtos orgânicos., Os alimentos que foram tratados com fagos devem declarar “preparação bacteriofágica” na lista de ingredientes ou incluir um rótulo que declare que a carne foi “tratada com solução antimicrobiana para reduzir os microrganismos.”

pense nisso

  • Porque é que os seres humanos não têm de se preocupar com a presença de bacteriófagos nos seus alimentos?quais são as três maneiras que os vírus podem ser transmitidos entre hospedeiros?

estruturas virais

em geral, os viriões (partículas virais) são pequenos e não podem ser observados utilizando um microscópio luminoso regular., São muito menores que as células procarióticas e eucarióticas; esta é uma adaptação que permite que os vírus infectem estas células maiores (ver Figura 2). O tamanho de um virião pode variar de 20 nm para vírus pequenos até 900 nm para vírus típicos e grandes (ver Figura 3). Descobertas recentes, no entanto, identificaram novas espécies virais gigantes, como o Pandoravírus salinus e o Pithovirus sibericum, com tamanhos próximos ao de uma célula bacteriana.

Figura 2., (a) nesta transmissão micrografo de electrões, uma bacteriofagem (um vírus que infecta bactérias) é anelada pela célula bacteriana que infecta. B) Uma ilustração do bacteriófago no micrografo. (crédito: modificação de trabalho pelo Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Ciência, LBL, PBD)
Figura 3. O tamanho de um vírus é pequeno em relação ao tamanho da maioria das células bacterianas e eucarióticas e suas organelas.,

Em 1935, após o desenvolvimento do microscópio eletrônico, Wendell Stanley foi o primeiro cientista a se cristalizar a estrutura do vírus do mosaico do tabaco e descobriu que ele é composto de RNA e de proteínas. Em 1943, ele isolou o vírus Influenza B, que contribuiu para o desenvolvimento de uma vacina contra a gripe. As descobertas de Stanley desvendaram o mistério da natureza dos vírus que haviam intrigado os cientistas por mais de 40 anos e suas contribuições para o campo da virologia levou-o a ser premiado com o Prêmio Nobel em 1946.,

como resultado de pesquisas contínuas sobre a natureza dos vírus, sabemos agora que eles consistem de um ácido nucleico (RNA ou DNA, mas nunca ambos) rodeado por uma camada proteica chamada capsid (ver Figura 4). O interior do capsídeo não é preenchido com citosol, como em uma célula, mas em vez disso contém as necessidades básicas em termos de genoma e enzimas necessárias para dirigir a síntese de novos viriões. Cada capsídeo é composto de subunidades proteicas chamadas capsómeros feitas de um ou mais tipos diferentes de proteínas capsômeras que se entrelaçam para formar o capsídeo embalado de perto.,existem duas categorias de vírus com base na composição geral. Os vírus formados a partir de apenas um ácido nucleico e capsídeo são chamados de vírus nus ou vírus não desenvolvidos. Os vírus formados com um capsídeo embalado em ácido nucleico rodeado por uma camada lipídica são chamados vírus com envelope (ver Figura 4). O envelope viral é uma pequena porção da membrana fosfolípida obtida como um broto de virião de uma célula hospedeira. O envelope viral pode ser de origem intracelular ou citoplasmática.,

estendendo-se para fora e para longe do capsid em alguns vírus nus e vírus Envelopados são estruturas proteicas chamadas espinhos. Nas pontas destes picos estão estruturas que permitem que o vírus se conecte e entre em uma célula, como o vírus influenza hemaglutinina picos (H) ou enzimas como o neuraminidase (N) vírus influenza picos que permitem que o vírus se separe da superfície celular durante a libertação de novos viriões. Os vírus Influenza são frequentemente identificados pelos seus picos H E N., Por exemplo, os vírus da gripe H1N1 foram responsáveis pelas pandemias em 1918 e 2009, H2N2 para a pandemia em 1957 e H3N2 para a pandemia em 1968.

Figura 4. Clique para obter uma imagem maior. a) o atadenovírus nu utiliza picos feitos de glicoproteínas do seu capsídeo para se ligar às células hospedeiras., (b) O envolvido vírus da imunodeficiência humana usa picos feita de glicoproteínas incorporado em seu envelope para ligar às células hospedeiras (crédito de um “micrografia”: a modificação da obra pelo NIAID; crédito b “micrografia”: modificação de trabalho pelos Centros para Controle e Prevenção de Doenças)

Vírus variam na forma de seus capsids, que pode ser helicoidal, poliédrica ou complexa. Um capsídeo helicoidal Forma o vírus do mosaico do tabaco (TMV), um vírus helicoidal nu, e o vírus Ebola, um vírus helicoidal envolvido., O capsídeo é cilíndrico ou em forma de haste, com o genoma encaixando apenas dentro do comprimento do capsídeo. Os capsídeos poliedrais formam as formas do poliovírus e do rinovírus, e consistem de um ácido nucleico rodeado por um capsídeo poliedral (de muitos lados) na forma de um icosaedro. Um capsídeo icosaédrico é uma estrutura tridimensional de 20 lados com 12 vértices. Estes capsides assemelham-se um pouco a uma bola de futebol. Ambos os vírus helicoidais e poliédricos podem ter envelopes., Formas virais observadas em certos tipos de bacteriófagos, tais como a fagina T4, e poxvírus, como o vírus vaccinia, podem ter características tanto de vírus poliédricos como helicoidais, de modo que são descritos como uma forma viral complexa (ver Figura 5). Na forma do complexo bacteriofágico, o genoma está localizado dentro da cabeça poliédrica e a bainha conecta a cabeça às fibras da cauda e alfinetes da cauda que ajudam o vírus a se ligar aos receptores na superfície da célula hospedeira. Poxvírus que têm formas complexas são muitas vezes em forma de tijolo, com características de superfície intrincadas não vistas nas outras categorias de capsid.,

pense nisso

  • Quais os tipos de vírus que têm picos?

classificação e taxonomia dos vírus

embora os vírus não sejam classificados nos três domínios da vida, o seu número é suficiente para exigir classificação. Desde 1971, a divisão de Virologia da União Internacional de sociedades microbiológicas tem dado a tarefa de desenvolver, refinar e manter uma taxonomia viral universal para o Comitê Internacional de taxonomia de vírus (ICTV)., Uma vez que os vírus podem sofrer mutações tão rapidamente, pode ser difícil classificá-los em um gênero e um epíteto de espécie usando o sistema de nomenclatura binomial. Assim, o sistema de nomenclatura viral da ICTV classifica os vírus em famílias e gêneros baseados na genética viral, química, morfologia e mecanismo de multiplicação. Até à data, a ICTV classificou vírus conhecidos em sete ordens, 96 famílias e 350 géneros. Viral nomes de família terminam em –viridae (e.g, Parvoviridae) e gênero nomes terminam em −vírus (por exemplo, Parvovírus). Os nomes de ordens virais, famílias e gêneros estão todos em itálico., Quando nos referimos a uma espécie viral, muitas vezes usamos um gênero e espécie epíteto, como Pandoravirus dulcis ou Pandoravirus salinus.o sistema de classificação de Baltimore é uma alternativa à nomenclatura ICTV. O sistema de Baltimore classifica os vírus de acordo com seus genomas (DNA ou RNA, cadeia simples versus dupla, e modo de replicação). Este sistema cria assim sete grupos de vírus que têm genética e biologia comuns.

Explore a mais recente taxonomia viral no site ICTV.,

para além dos sistemas formais de nomenclatura, os vírus são frequentemente agrupados informalmente em categorias baseadas na química, morfologia ou outras características que partilham em comum. As Categorias podem incluir estrutura nua ou envolvente, DNA de cadeia simples (ss) ou DNA de cadeia dupla (ds) ou genomas de RNA ss ou ds, genomas segmentados ou não, e RNA de cadeia positiva ( + ) ou de cadeia negativa ( -). Por exemplo, os vírus herpes podem ser classificados como um vírus com envelope dsDNA; o vírus da imunodeficiência humana (HIV) é um vírus com envelope +ssRNA, e o vírus mosaico do tabaco é um vírus +ssRNA., Outras características, tais como a especificidade do hospedeiro, a especificidade do tecido, a forma do capsídeo, e genes ou enzimas especiais também podem ser usados para descrever grupos de vírus similares. A tabela 2 lista alguns dos vírus mais comuns que são patógenos humanos por tipo de genoma.

Tabela 2.,agic fever
Togaviridae Rubivirus Rubella
Retroviridae Lentivirus Acquired immune deficiency syndrome (AIDS)
−ssRNA, enveloped Filoviridae Zaire Ebolavirus Hemorrhagic fever
Orthomyxoviridae Influenzavirus A, B, C Flu
Rhabdoviridae Lyssavirus Rabies

Think about It

  • What are the types of virus genomes?,

classificação de doenças virais

embora a tctv tenha sido encarregada da classificação biológica de vírus, também desempenhou um papel importante na classificação de doenças causadas por vírus. Para facilitar o rastreamento de doenças humanas relacionadas com o vírus, a ICTV criou classificações que se relacionam com a Classificação Internacional de doenças (ICD), a taxonomia padrão de doenças que é mantida e atualizada pela Organização Mundial de Saúde (OMS)., O ICD atribui um código alfanumérico de até seis caracteres a cada tipo de infecção viral, bem como todos os outros tipos de doenças, condições médicas e causas de morte. Este código ICD é usado em conjunto com dois outros sistemas de codificação (A terminologia Processual atual, e o sistema de codificação de procedimentos comuns de saúde) para categorizar as condições do paciente para o tratamento e reembolso do seguro.,por exemplo, quando um doente procura tratamento para uma infecção viral, os códigos CID são habitualmente utilizados pelos médicos para encomendar testes laboratoriais e prescrever tratamentos específicos ao vírus suspeito de causar a doença. Este código ICD é então usado por laboratórios médicos para identificar testes que devem ser realizados para confirmar o diagnóstico. O código ICD é utilizado pelo sistema de gestão de cuidados de saúde para verificar se todos os tratamentos e trabalhos laboratoriais realizados são adequados para o vírus em questão., Os programadores médicos usam códigos de ICD para atribuir o código adequado para os procedimentos realizados, e os billers médicos, por sua vez, usam esta informação para processar pedidos de reembolso por companhias de seguros. Os detentores de registos vitais usam códigos ICD para registar a causa de morte nos certificados de óbito, e os epidemiologistas usaram códigos ICD para calcular estatísticas de morbilidade e mortalidade.

pense nisso

  • identifique dois locais onde provavelmente encontrará um código ICD.,

foco clínico: Joaquim, Parte 2

este exemplo continua a história de Joaquim que começou anteriormente nesta página.o médico de Joaquim estava preocupado que seus sintomas incluíssem picadas e comichão no local da mordida do cão; essas sensações poderiam ser sintomas precoces da raiva. Vários testes estão disponíveis para diagnosticar a raiva em pacientes vivos, mas nenhum único teste antes da morte é adequado. O médico decidiu tirar amostras do sangue, saliva e pele do Joaquim para análise., A amostra de pele foi retirada da nuca do pescoço (lado posterior do pescoço, próximo da linha do cabelo). Tinha cerca de 6 mm de comprimento e continha pelo menos 10 folículos capilares, incluindo o nervo cutâneo superficial. Foi utilizada uma técnica de coloração imunofluorescente na amostra de biópsia da pele para detectar anticorpos da raiva nos nervos cutâneos na base dos folículos capilares. Um teste também foi realizado em uma amostra de soro do sangue de Joaquim para determinar se quaisquer anticorpos para o vírus da raiva tinham sido produzidos.,

entretanto, a amostra de saliva foi utilizada para a análise da reacção em cadeia da transcriptase reversa-polimerase (RT-PCR), um teste que pode detectar a presença de ácido nucleico viral (RNA). As análises ao sangue deram positivo para a presença do antigénio do vírus da raiva, o que levou o médico do Joaquim a prescrever tratamento profiláctico. Joaquim é administrado uma série de injecções intramusculares de imunoglobulina da raiva humana, juntamente com uma série de vacinas contra a raiva.porque é que a técnica imunofluorescente procura anticorpos da raiva em vez do próprio vírus da raiva?,se Joaquim contraiu raiva, Qual é o seu prognóstico?

voltaremos ao exemplo de Joaquim em páginas posteriores.

conceitos-chave e resumo

  • Os vírus são geralmente ultramicroscópicos, tipicamente de 20 nm a 900 nm de comprimento. Alguns vírus grandes foram encontrados.os viriões
  • São acelulares e consistem num ácido nucleico, ADN ou ARN, mas não ambos, rodeados por uma proteína capsida. Pode também existir uma membrana fosfolípida em torno do capsídeo.os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios.,sabe-se que os vírus infectam vários tipos de células encontradas em plantas, animais, fungos, protistas, bactérias e archaea. Os vírus têm tipicamente intervalos de hospedeiros limitados e infectam tipos específicos de células.os vírus podem ter formas helicoidais, poliédricas ou complexas.a Classificação dos vírus baseia-se na morfologia, tipo de ácido nucleico, gama de hospedeiros, especificidade celular e enzimas transportados no virião.tal como outras doenças, as doenças virais são classificadas com os códigos CID.,

pense nisso

  1. discuta as diferenças geométricas entre os vírus helicoidais, poliédricos e complexos.qual foi o significado da palavra “vírus” na década de 1880 e por que foi usada para descrever a causa da doença do mosaico do tabaco?em termos de evolução, qual achas que surge primeiro? O vírus ou o hospedeiro? Explique a sua resposta.acha que é possível criar um vírus no laboratório? Imagina que és um cientista louco. Descreva como iria criar um novo vírus?,
  2. Nome de cada parte rotulada da bacteriofagem ilustrada.