Reprodução de vírus: fases e características - Ciência - 2023

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o reprodução de vírus ou replicação viral é o evento pelo qual uma partícula de vírus se multiplica em várias ordens de magnitude, sequestrando a maquinaria enzimática da célula hospedeira. Como os vírus não são compostos de células, eles não podem se reproduzir de forma independente, exigindo estritamente um hospedeiro celular para fazê-lo.

Existem duas alternativas gerais pelas quais um vírus pode se reproduzir: o ciclo lítico ou o ciclo lisogênico. Ambos os processos foram amplamente estudados em vírus que infectam bactérias ou bacteriófagos.

O ciclo lítico culmina na ruptura da célula hospedeira, enquanto no ciclo lisogênico a célula continua a viver com o material genético do vírus em seu interior.

No caso da via lítica, o vírus encontra a célula potencial que irá infectar e se liga a ela por meio de receptores que reconhece na superfície celular. Em seguida, ele injeta seu DNA no citoplasma, onde começará a produção de componentes estruturais. Esses pedaços de ácidos nucléicos e proteínas são montados e liberados, após o que podem infectar novos hospedeiros.

O ciclo lisogênico começa de forma semelhante, exceto que o DNA do vírus passará por um processo de recombinação e será integrado ao cromossomo de seu hospedeiro. O vírus permanece latente dentro da célula, até que a ação de algum produto químico ou luz ultravioleta desencadeie o ciclo lítico.

O que é um vírus?

Antes de explicar em que consiste a reprodução de vírus, devemos ter clareza sobre vários aspectos relacionados à biologia dessas entidades. Os vírus não são células, mas sim estruturas simples feitas de ácidos nucléicos e algumas proteínas.

O conjunto completo e desenvolvido da partícula infecciosa do vírus é conhecido como vírion.

Ao contrário dos seres orgânicos compostos por células, os vírus não têm metabolismo nem trocam substâncias de forma controlada com o meio externo. Mas o que eles podem fazer é se reproduzir dentro de sistemas biológicos que apresentam essas funções: isto é, em células vivas.

Por isso, os vírus são considerados parasitas celulares obrigatórios, pois não podem completar sua reprodução sem a célula viva. Seus hospedeiros podem ser vertebrados, invertebrados, plantas, protistas, bactérias, etc., dependendo do vírus estudado.

Para a reprodução, os vírus devem sequestrar a maquinaria enzimática de seu hospedeiro. Esse aspecto traz consequências no desenvolvimento de fármacos para conter a infecção viral, uma vez que afetar a reprodução do vírus pode interferir na reprodução das células do hospedeiro. Exploraremos como esse processo ocorre a seguir.

Como os vírus se multiplicam?

Como mencionamos, os vírus são partículas biológicas de natureza muito simples. Portanto, o ácido nucléico (DNA ou RNA) que eles possuem contém as informações para a produção de algumas proteínas e enzimas para construir o vírion.

Em uma única célula hospedeira, um vírion pode produzir milhares de partículas virais semelhantes à inicial, usando a maquinaria metabólica de seu hospedeiro.

Apesar de os vírus e seus hospedeiros serem altamente variáveis, o ciclo de reprodução é semelhante em todos. A seguir, generalizaremos o processo e descreveremos passo a passo a reprodução dos bacteriófagos, vírus que infectam bactérias. Em seguida, mencionaremos algumas das peculiaridades dos vírus que infectam animais.

Multiplicação de vírus de bactérias (bacteriófagos)

Os bacteriófagos podem se reproduzir de duas maneiras alternativas: o ciclo lítico ou o ciclo lisogênico. Como o próprio nome indica, a última etapa da lítica envolve a lise (e, portanto, a morte) da célula hospedeira. Em contraste, o ciclo lisogênico envolve a reprodução viral com a célula viva.

-Ciclo lítico

O processo lítico nos bacteriófagos T (T2, T4 e T6) na famosa bactéria é conhecido em detalhes. E. coli. Os processos que descreveremos a seguir são baseados nesses modelos de estudo.

Ocorre em cinco estágios distintos: fixação, penetração, biossíntese, maturação e liberação.

Fixação

Esta etapa também é conhecida como adsorção de vírus. A primeira coisa que deve acontecer para que um vírus se multiplique é o encontro entre a partícula do vírus e a célula hospedeira. Essa colisão acontece aleatoriamente.

O vírus se liga a algum receptor complementar que reconhece na superfície da célula; neste caso, na parede celular bacteriana. Essa ligação é uma interação química na qual ligações fracas ocorrem entre o vírus e o receptor.

Penetração

Assim que o vírus reconhece o receptor, ele injeta seu material genético. O bacteriófago libera uma enzima que danifica uma parte da parede celular. Nesse contexto, a partícula viral funciona como uma seringa hipodérmica encarregada de injetar DNA.

Biossíntese

Quando o DNA atinge o citoplasma celular do hospedeiro, inicia-se a biossíntese do material genético e das proteínas do organismo em questão. A síntese da proteína hospedeira é interrompida por uma série de etapas orquestradas pelo vírus.

O invasor consegue sequestrar os nucleotídeos livres, ribossomos e aminoácidos do hospedeiro, bem como as enzimas necessárias para copiar o DNA do vírus.

Maturação

Como todos os blocos estruturais de vírus são sintetizados, o processo de montagem começa ou maturação. A montagem dos componentes das partículas virais ocorre de forma espontânea, eliminando a necessidade de outros genes para auxiliar no processo.

Liberação

Ao final do processo de montagem, os vírus devem ser liberados no ambiente extracelular. Como estamos explicando o ciclo lítico, esta etapa final envolve a lise da célula que auxiliou todo o processo.

A lise envolve a ruptura da membrana plasmática e da parede celular. A degradação deste último componente ocorre pela ação da enzima lisozima, que é sintetizada no interior da célula durante o processo descrito.

Dessa forma, as novas partículas de vírus recém-sintetizadas são liberadas. Eles podem infectar células vizinhas e repetir o ciclo novamente.

- Ciclo lisogênico

Nem todos os vírus penetram nas células hospedeiras e as destroem ao custo de sua própria reprodução. Um modo alternativo de multiplicação é chamado de ciclo lisogênico. Os vírus capazes de se reproduzir dessa maneira são conhecidos como temperados.

Embora alguns vírus possam se reproduzir por meio da via lítica descrita na seção anterior, eles também podem se reproduzir sem destruir a célula e permanecer latentes ou inativos dentro da célula.

Para descrevê-lo, usaremos como organismo modelo o bacteriófago lambda (λ), um bacteriófago lisogênico que foi exaustivamente estudado.

Os estágios pelos quais ocorre o ciclo lisogênico são: penetração no hospedeiro, formação de um DNA circular a partir da molécula de DNA linear e recombinação com o DNA do hospedeiro.

Integração de DNA viral em DNA hospedeiro

Os estágios iniciais ocorrem de forma muito semelhante ao ciclo anterior, com a exceção de que o DNA do vírus é integrado ao DNA da célula hospedeira, por um processo de recombinação.

Nesse estado, o vírus está latente na célula e o DNA viral se replica junto com o DNA do hospedeiro.

Alternância entre o ciclo lítico e lisogênico

Por outro lado, uma variedade de eventos estocásticos podem levar à mudança do ciclo lisogênico para o lítico. Entre esses eventos estão a exposição à radiação UV ou certos produtos químicos que levam à excisão do DNA do fago e ao início da lise.

Consequências da lisogenia

Existem consequências importantes da lisogênese, a saber: (i) as células lisogênicas são imunes a infecções subsequentes do mesmo bacteriófago, mas não a um vírus diferente; (ii) as células podem adquirir novas características integrando o material genético do fago, como a produção de algumas toxinas e (iii) o processo de transdução especializado é permitido.

Multiplicação de vírus animais

Em termos gerais, os vírus animais seguem um padrão de multiplicação bastante semelhante ao que descrevemos nos vírus que infectam bactérias. No entanto, existem algumas diferenças marcantes em ambos os processos.

O mais óbvio é o mecanismo de entrada na célula, devido às diferenças que existem no nível estrutural entre as células eucarióticas e procarióticas. Nas células animais, os receptores são constituídos por proteínas e glicoproteínas ancoradas na membrana plasmática.

Um exemplo disso é o vírus HIV. Para entrar na célula, o vírus reconhece um receptor chamado CCR5. Certos indivíduos têm uma deleção (isto é, faltam partes do DNA) de 32 pares de bases no gene que codifica o receptor celular que destrói a proteína e confere resistência ao temido vírus.

Muitos invasores aproveitam os receptores que medeiam o processo de endocitose para entrar na célula, por meio da formação de vesículas. Os vírus que são cobertos por uma membrana podem entrar na célula pela fusão das membranas lipídicas.

Uma vez que o vírus tenha penetrado, a síntese das partículas do vírus é um tanto variável. As células animais têm maquinaria enzimática diferente daquela encontrada nas bactérias.

Referências

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