Na última postagem começamos a abordar sobre a microbiologia que é uma das vertentes que aplicamos os extratos naturais que produzimos.
Introduzimos com um pouco acerca da importância e história da microbiologia. Hoje iniciaremos com um dos grupos que fazem parte da microbiologia...
Os vírus
Os vírus são microrganismos simples e são considerados parasitas obrigatórios. São acelulares e bem menores que muitos procariotos e eucariotos. Os vírus são considerados estruturas supramoleculares.
Quando esses microrganismos estão fora da célula hospedeira são denominados de vírion e cada espécies de vírus apresente um vírion em formato especifico e diferente.
Quanto a estrutural viral, os vírus possuem um capsídeo proteico, esse capsídeo é formado por capsômeros que podem ser constituídos por um mesmo tipo de proteína ou por proteínas distintas. Fornecendo ao vírus um formato distinto do capsídeo.
Podendo ser:
Alguns vírus possuem envelope que é composto por uma bicamada lipídica e glicoproteínas. O que apresentam envelope possuem pequenas espículas formadas por essas glicoproteínas e lipídios que ficam expostas a superfície denominada de peplômero.
Esse envelope é formado através do brotamento e a bicamada lipídica só representa 25-30% do envelope, sendo este constituído em sua maior parte por proteínas – especificamente glicoproteínas que conferem a ancoragem, penetração, fusão e disseminação viral.
As proteínas virais são divididas em:
Estruturais – as quais fazem parte da estrutura física do vírus.
Não estruturais – possuem papel na regulação gênica, regulação no ciclo reprodutivo, assim como na neutralização dos mecanismos de defesa do organismo.
O genoma viral pode ser classificado segundo David Baltimore em sete grupos:
Grupo I: Vírus DNA dupla fita (dsDNA);
Grupo II: Vírus DNA fita simples (ssDNA);
Grupo III: Vírus RNA dupla fita (dsRNA);
Grupo IV: Vírus RNA fita simples senso positivo ((+)ssRNA);
Grupo V: Vírus RNA fita simples senso negativo ((-)ssRNA);
Grupo VI: Vírus RNA com transcrição reversa (ssRNA-RT);
Grupo VII: Vírus DNA com transcrição reversa (dsDNA-RT).
Observação – o vírion com seu capsídeo e material genético recebe o nome de nucleocapsideo.
Vírus de DNA
No vírus de DNA, a replicação do genoma da maioria dos vírus ocorre no núcleo da célula. Se a célula possui o receptor apropriado na superfície, esses vírus entram por fusão com a membrana celular ou por endocitose. A maioria dos vírus de DNA são completamente dependente da maquinaria da célula hospedeira.
Vírus de RNA
Em relação ao vírus de RNA a replicação geralmente ocorre no citoplasma. Os vírus de RNA podem ser classificados em cerca de quatro grupos de acordo com seu modo de replicação.
A polaridade do RNA (se pode ou não ser usado diretamente para produzir proteínas) determina em grande parte o mecanismo de replicação e se o material genético é de fita simples ou dupla. Os vírus de RNA usam suas próprias replicasses de RNA para criar cópias de seu genoma.
Etapas do processo reprodutivo
As etapas do processo reprodutivo são: 1. adsorção, 2. penetração, 3. desnudamento, 4. transcrição e tradução, 5. replicação do genoma, 6. montagem e 7. liberação de novas partículas virais.
1. Adsorção do vírus à célula
A adsorção viral é uma das principais etapas para a reprodução viral, ou seja é a ligação do vírion a uma célula suscetível. Essa adsorção se dá por meio da interação entre proteínas virais, presentes seja no envelope ou no capsídeo, e os receptores celulares que se encontram ancorados a membrana plasmática, expostos ao ambiente extracelular.
A ligação entre alguns vírus e células também pode envolver a participação de correceptores (receptores secundários). O processo de adsorção com o receptor ou correceptor é bem especifico determinando o tropismo viral, que leva cada tipo de vírus infectar células e tecidos específicos.
2. Entrada no citosol
Após essa adesão a membrana celular, os vírus irão introduzir seu material genético no interior da célula, a fim de que este seja processado (transcrito, traduzido, replicado). Para que esse processo aconteça é necessário que ocorra a entrada (penetração) do vírion no citosol.
Para conseguir internalizar, cada vírus utiliza um mecanismo particular. Entre os principais mecanismos, estão:
Endocitose: Quando adsorvidos a partícula viral pode penetrar no citoplasma por meio de um processo denominado endocitose mediada por receptores, pela formação de endossomos (vesículas). Quando um vírus entra por endocitose, o seu vírion encontra-se envolto pela membrana vesicular. No caso dos vírus que contem envelope, este por sua vez se funde a membrana vesicular e libera o nucleocapsídeo no citosol. Já os vírus não envelopados, por não possuírem envelope, utilizam outras estratégias para sair dos endossomos: alguns, como os adenovírus, provocam a lise do endossomo, enquanto outros, como os poliovírus, geram poros na membrana vesicular e injetam o genoma viral diretamente no citosol;
Fusão: A fusão é apenas possível pelos vírus envelopados, o nucleocapsídeo é liberado no interior da célula mediante a fusão entre o envelope viral e a membrana celular. A entrada por fusão pode ocorrer de duas formas: (1) direta, pela fusão do envelope viral com a membrana plasmática, a partir do meio extracelular, ou (2) indireta, sofrendo uma endocitose inicial com posterior fusão já no interior da célula, como citado anteriormente;
Translocação: por meio da ação de uma proteína receptora, o vírion pode atravessar a membrana por meio de translocação, do ambiente extracelular para o citosol. Este mecanismo é raro e pouco entendido
3. Desnudamento do material genético
Assim que ocorre a penetração e o nucleocapsideo atinge o citosol, o citoesqueleto é responsável pelo transporte desse vírus, que pode acontecer com o nucleocapsídeo livre ou no interior de vesículas.
Neste momento esse nucleocapsideo estará indo em direção ao local específico de processamento do genoma viral, que pode ser no próprio citosol ou no núcleo celular. Para que o genoma possa ser transcrito, traduzido, e replicado, o material genético do vírus deve ser previamente liberado e exposto no ambiente intracelular, levando ao desnudamento.
A este processo o capsídeo é desmontado completamente ou parcialmente. Saibam que este desnudamento pode ocorrer simultaneamente à entrada do vírus, ou pode acontecer em instantes posteriores.
O local onde ocorrerá o desnudamento é bastante variável entre as diversas famílias de vírus, podendo ocorrer no citosol, no interior do endossomo, nos poros nucleares, no interior do núcleo, ou simplesmente pode não ocorrer.
4. Transcrição e tradução da informação genética
Síntese de mRNA
Como mostrado acima, David Baltimore classificou os vírus de acordo com o seu genoma em sete categorias. Esse sistema de Classificação de Baltimore foi baseado nos diferentes mecanismos de transcrição que os vírus adotam para sintetizar mRNA a partir dos seus variados tipos de material genético.
Agora vamos compreender como isso acontece:
Síntese de proteínas
Após as etapas acima os mRNAs serão sintetizados e estes traduzidos em proteínas virais utilizando os ribossomos e os tRNAs da célula hospdeira. O processo de tradução ocorre no citosol, em ribossomos livres ou associados ao retículo endoplasmático.
Algumas dessas proteínas sintetizadas em ribossomos livres apresentam peptídeo sinal que as levam ao núcleo. Já as proteínas produzidas em ribossomos associados ao retículo são direcionadas ao complexo de Golgi, onde podem sofrer modificações pós-traducionais (glicosilação e fosforilação).
O destino final de muitas destas proteínas é a membrana celular, onde estas se concentram em regiões específicas. Em estágios finais da infecção, estas farão parte do envelope de partículas virais que sairão por brotamento nessas regiões.
5. Replicação do genoma viral
Na maioria dos casos, o genoma é replicado no mesmo local onde ocorre a transcrição do material genético do vírus, isto é, no citoplasma ou no núcleo. Assim como ocorre na transcrição, o processo de replicação de genomas virais envolve a participação de polimerases.
6. Montagem do vírion
A montagem corresponde ao processo de formação das partículas virais (vírions). Neste estágio do ciclo, as proteínas estruturais sintetizadas irão constituir o capsídeo.
Capsídeos com formato helicoidal são formados em torno da superfície da molécula de ácido nucléico.
Capsídeos com formato icosaédrico são montados previamente e depois preenchidos com o genoma viral, através de um poro na estrutura pré-formada denominada pró-capsídeo. O pró-capsídeo de alguns vírus pode sofrer modificações que levam a formação do capsídeo maduro.
O local de montagem dos capsídeos depende do local de replicação viral na célula, e varia entre as diversas famílias de vírus.
O procedimento de montagem de vírus não envelopados se resume a formação dos nucleocapsídeos, enquanto que para vírus envelopados a montagem só se finaliza depois da aquisição do envelope viral. A membrana lipídica do envelope se origina a partir de estruturas celulares, como: membrana plasmática e compartimentos membranosos intracelulares (complexo de Golgi, retículo endoplasmático, núcleo).
Outro mecanismo de aquisição de envelope é a denominada “síntese de novo” de membranas, no qual o envelope é gradualmente construído em volta do nucleocapsídeo. Este processo pode ocorrer no núcleo ou no citoplasma.
7. Liberação dos vírions
A liberação dos vírions do citosol pode se dar por lise celular ou brotamento.
A liberação por lise celular é mais comum aos vírus não envelopados, e ocorre quando a membrana plasmática da célula infectada se rompe, levando-a morte celular. Porém, vale ressaltar que nem todo processo de liberação viral causa danos a célula hospedeira.
O brotamento é um mecanismo de liberação que pode provocar pouco ou nenhum prejuízo à célula.
Vírus que obtém envelope a partir da membrana plasmática saem da célula por meio de brotamento direto do nucleocapsídeo em contato com a face interna da membrana, em regiões específicas, onde se localizam as glicoproteínas virais sintetizadas em momentos prévios da infecção.
Vírus com envelope originado de compartimentos intracelulares (organelas) são liberados da célula por meio de vesículas que se fundem com a membrana plasmática. Após a liberação, quando os vírions se encontram no meio extracelular, a maioria deles permanece inerte até que outra célula hospedeira seja infectada, reiniciando o ciclo de replicação viral.
Conclusão
Os vírus apesar de serem considerados partículas simples estruturalmente, possuem uma alta complexidade em relação ao seu ciclo reprodutivo, processo infeccioso e mecanismos de evasão do sistema imune do hospedeiro. Nesse artigo podemos compreender sua estrutura química, morfologia e mecanismos gerais do ciclo reprodutivo. No entanto, vale salientar que muitas informações são especificas da espécie e necessitam ser estudados separadamente.
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