Virologia: história, o que estuda, tipos de vírus, exemplos - Ciência - 2023

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o virologia É o ramo da biologia que estuda a origem, evolução, classificação, patologia e aplicações biomédicas e biotecnológicas dos vírus. Os vírus são pequenas partículas, 0,01–1 µm, cuja informação genética é exclusivamente para sua própria replicação.

Os genes dos vírus são decodificados pela maquinaria molecular da célula infectada para multiplicação. Portanto, os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, dependentes das funções metabólicas das células vivas.

O material genético mais abundante do planeta corresponde ao dos vírus. Eles infectam outros vírus e todos os seres vivos. Os sistemas imunológicos nem sempre se defendem com sucesso contra os vírus: algumas das doenças mais devastadoras em humanos e animais são causadas por vírus.

As doenças virais humanas incluem febre amarela, poliomielite, gripe, AIDS, varíola e sarampo. Os vírus estão envolvidos em cerca de 20% dos cânceres humanos. Todos os anos, infecções respiratórias e intestinais virais matam milhões de crianças nos países em desenvolvimento.

Alguns vírus são úteis para a tipagem de bactérias, como fontes de enzimas, para o controle de pragas, como agentes antibacterianos, para combater o câncer e como vetores de genes.

História

No final do século 19, Martinus Beijerinck e Dmitri Ivanovski determinaram independentemente que os filtrados livres de bactérias de plantas de tabaco doentes continham um agente capaz de infectar plantas saudáveis. Beijerinck ligou para este agente contagium vivum fluidum.

Agora sabemos que os filtrados Beijerinck e Ivanovski continham o vírus do mosaico do tabaco. Também no século 19, Friedrich Loeffler e Paul Frosch concluíram que a febre aftosa em bovinos é causada por um agente não bacteriano.

Na primeira década do século 20, Vilhelm Ellerman e Olaf Bang demonstraram a transmissão da leucemia em galinhas, usando filtrados livres de células. Esses experimentos levaram à conclusão de que existem vírus animais que podem causar câncer.

Na segunda década do século 20, Frederick Twort observou a lise de micrococos em placas de ágar em que tentava cultivar o vírus da varíola, supondo que essa lise tivesse sido causada por um vírus ou por enzimas de bactérias. Por sua vez, Felix d'Hérelle descobriu que os bacilos causadores da disenteria foram lisados por vírus que ele chamou de bacteriófagos.

Em 1960, Peter Medawar recebeu o Prêmio Nobel por descobrir que os vírus continham material genético (DNA ou RNA).

Tipos de vírus

Os vírus são classificados de acordo com as características que possuem. São eles a morfologia, o genoma e a interação com o hospedeiro.

A classificação baseada na interação do vírus com o hospedeiro é baseada em quatro critérios: 1) produção de uma progênie infecciosa; 2) se o vírus mata o hospedeiro ou não; 3) se há sintomas clínicos; 4) duração da infecção.

O sistema imunológico desempenha um papel importante na interação entre o vírus e o hospedeiro, pois determina o desenvolvimento da infecção.Assim, a infecção pode ser aguda e subclínica (o vírus é eliminado do corpo) ou persistente e crônica (o vírus não é eliminado do corpo).

A classificação baseada em diferenças genômicas (Sistema Baltimore) e a classificação taxonômica, que leva em consideração todas as características dos vírus, são os sistemas mais utilizados hoje para catalogar os vírus.

Classificação baseada na morfologia

Para compreender esta classificação é necessário conhecer as partes que constituem um vírus. Os vírus consistem em um genoma e um capsídeo e podem ou não ter um envelope. O genoma pode ser DNA ou RNA, de cadeia simples ou dupla, linear ou circular.

O capsídeo é uma estrutura complexa composta de muitas subunidades de proteínas virais idênticas, chamadas capsômeros. Sua principal função é proteger o genoma. Também serve para reconhecer e se ligar à célula hospedeira e para garantir o transporte do genoma para a célula.

O envelope é a membrana composta de lipídios e glicoproteínas que envolve o capsídeo. É derivado da célula hospedeira. Ele varia consideravelmente em tamanho, morfologia e complexidade. A presença ou ausência de envelopes serve como critério de classificação do vírus.

Três categorias de vírus sem envelope são reconhecidas: 1) isométricos, de forma aproximadamente esférica (icosaedros ou icosadaltaedros); 2) filamentoso, com formato de hélice simples; 3) complexo, sem as formas anteriores. Alguns vírus, como o bacteriófago T2, combinam as formas isométrica e filamentosa.

Se o vírus estiver envolvido, eles também podem ser atribuídos a categorias morfológicas com base nas características do nucleocapsídeo dentro da membrana.

Classificação baseada em genoma: sistema de Baltimore

Essa classificação, proposta por David Baltimore, considera a natureza do genoma do vírus em termos do mecanismo que utiliza para replicar o ácido nucléico e transcrever o RNA mensageiro (mRNA) para a biossíntese de proteínas.

No sistema de Baltimore, os vírus cujo genoma de RNA tem o mesmo sentido que o mRNA são chamados de vírus com RNA de sentido positivo (+), enquanto os vírus cujo genoma tem sentido oposto (complementar) ao mRNA são chamados de vírus com RNA de sentido negativo (-). Os vírus do genoma de fita dupla são duas vias.

Uma desvantagem dessa classificação é que os vírus com mecanismos de replicação semelhantes não compartilham necessariamente outras características.

Classes do sistema de Baltimore

Classe I. Vírus com genoma de DNA de fita dupla. Transcrição semelhante à da célula hospedeira.

Classe II. Vírus com genoma de DNA de fita simples. O DNA pode ser de polaridade (+) e (-). Convertido em fita dupla antes da síntese de mRNA.

Classe III. Vírus com genoma de RNA de fita dupla (dsRNA). Com genoma segmentado e mRNA sintetizado a partir de cada segmento do molde de DNA. Enzimas que participam da transcrição codificada pelo genoma do vírus.

Classe IV. Vírus com genoma de RNA de fita simples (ssRNA), polaridade (+). Síntese de mRNA precedida pela síntese da fita complementar. A transcrição é semelhante à da classe 3.

Classe V. Vírus com genoma de ssRNA de sentido oposto ao do mRNA de sentido (-). Síntese de mRNA que requer enzimas codificadas por vírus. A produção de novas gerações de vírus requer a síntese de dsRNA intermediário.

Classe VI. Vírus com genoma ssRNA que produz dsDNA intermediário antes da replicação. Ele usa enzimas que o vírus carrega.

Classe VII. Vírus que replicam seu dsDNA por meio de um ssRNA intermediário.

Classificação taxonômica

O Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus estabeleceu um esquema taxonômico para classificar os vírus. Este sistema usa a ordem das divisões, família, subfamília e gênero. Ainda há um debate sobre a aplicação do conceito de espécie aos vírus.

Os critérios usados para a classificação taxonômica são gama de hospedeiros, características morfológicas e a natureza do genoma. Além disso, outros critérios são considerados, como o comprimento da cauda do fago (vírus que infecta bactérias), a presença ou ausência de certos genes nos genomas e as relações filogenéticas entre os vírus.

Um exemplo dessa classificação é: ordem Mononegavirales; família Paramyxoviridae; subfamília Paramyxovirinae, gênero Morbillivirus; espécies, vírus do sarampo.

Os nomes das famílias, subfamílias e gêneros são inspirados no local de origem, no hospedeiro ou nos sintomas da doença causada pelo vírus. Por exemplo, o rio Ebola no Zaire dá ao gênero seu nome Ebola; o mosaico do tabaco dá ao gênero seu nome Tomabovirus.

Muitos nomes de grupos de vírus são palavras de origem latina ou grega. Por exemplo, Podoviridae, é derivado do grego podos, o que significa pé. Este nome se refere a fagos de cauda curta.

Exemplos de vírus

Vírus influenza

Eles infectam pássaros e mamíferos. Eles têm morfologia diversa, com envelope. Genoma de RNA de fita simples. Eles pertencem à classe Baltimore V e à família Orthomyxoviridae.

Os vírus da gripe pertencem a esta família. A maioria dos casos de influenza é causada pelo vírus influenza A. Surtos causados pelo vírus influenza B ocorrem a cada 2–3 anos. Os produzidos pelo vírus influenza C são menos frequentes.

O vírus influenza A causou quatro pandemias: 1) a gripe espanhola (1918-1919), um subtipo do vírus H1N1 de origem desconhecida; 2) gripe asiática (1957–1958), subtipo H2N2, de origem aviária; 3) influenza de Hong Kong (1968–1969), subtipo H3N3, de origem aviária; 4) gripe suína (2009-2010), subtipo H1N1, de origem suína.

A pandemia mais devastadora conhecida foi causada pela gripe espanhola. Matou mais pessoas do que a Primeira Guerra Mundial.

As letras H e N vêm das glicoproteínas de membrana hemaglutinina e neuraminidase, respectivamente. Essas glicoproteínas estão presentes em uma grande variedade de formas antigênicas e estão envolvidas em novas variantes.

Retrovírus

Eles infectam mamíferos, pássaros e outros vertebrados. Morfologia esférica, com envelope. Genoma de RNA de fita simples. Eles pertencem à classe VI de Baltimore e à família Retroviridae.

O vírus da imunodeficiência humana (HIV) pertence a esta família, gênero Lentivirus. Esse vírus causa danos ao sistema imunológico da pessoa infectada, tornando-a suscetível à infecção por bactérias, vírus, fungos e protozoários. A doença causada pelo HIV é conhecida como síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS).

Outros gêneros pertencentes a Retroviridae também causam doenças graves. Por exemplo: Spumavirus (vírus fofo símio); Epsilonretrovírus (Vírus do sarcoma dérmico de Walleye); Gammaretrovirus (vírus da leucemia murina, vírus da leucemia felina); Betaretrovírus (vírus do tumor mamário murino); Y Alpharetrovirus (Vírus do sarcoma de Rous).

Vírus herpes

Ele infecta mamíferos, pássaros e vertebrados de sangue frio. Morfologia do vírus: cápsula icosaédrica, com envelope. Genoma de DNA de fita dupla. Eles pertencem à classe I de Baltimore e à ordem Herpesviral.

Alguns membros são: Vírus herpes simplex 2 (causa herpes genital); citomegalovírus humano (causa defeitos congênitos); Herpesvírus KaposiBpos^TMsarcoma s (causa sarcoma de Kaposi); Vírus EpsteinBƂBarr ou EBV (causa febre glandular e tumores).

Vírus que causam poliomielite e outros vírus relacionados

Ele infecta mamíferos e pássaros. Morfologia do vírus: isométrica ou icosaédrica. Genoma de RNA de fita simples. Eles pertencem à classe IV de Baltimore e à família Picornaviridae.

Alguns gêneros desta família são: Hepatovírus (causa hepatite A); Enterovirus (causa poliomielite); Afthovirus (causa febre aftosa).

Vírus que causam raiva e vírus relacionados

Eles infectam mamíferos, peixes, insetos e plantas. Morfologia helicoidal, com envelope. Genoma de RNA de fita simples. Eles pertencem à classe Baltimore V e à família Rhabdoviridae.

Os vírus causadores de doenças como a raiva, causada pelo gênero, pertencem a esta família. Lyssavirus; estomatite vesicular, causada por gênero Vesiculovírus; e a batata anã amarela, causada pelo gênero Novirirhabdovirus.

Vírus que causa eritrema infeccioso

Ele infecta mamíferos, pássaros e insetos. Morfologia simétrica icosaédrica. Genoma de DNA de fita simples. Eles pertencem à classe II de Baltimore e à família Parvoviridae.

Um membro desta família é o vírus B19, pertencente ao gênero Eritrovírus, causa eritrema infeccioso em humanos, que geralmente não produz sintomas. O vírus B19 infecta as células precursoras dos glóbulos vermelhos.

Alguns membros de Parvoviridae eles são usados como vetores de genes.

Aplicativos de vírus

Os vírus podem ser usados para o benefício do homem através da construção de vírus recombinantes. Eles têm um genoma modificado por técnicas de biologia molecular.

Os vírus recombinantes são potencialmente úteis para terapia gênica, cujo objetivo é curar doenças específicas ou a produção de vacinas.

O HIV tem sido usado para construir vetores de genes (vetores lentivirais) para terapia genética. Esses vetores mostraram ser eficientes em modelos animais de doença epitelial do pigmento da retina, como retinite pigmentosa causada por herança autossômica recessiva ou mutações.

Os vírus usados como vetores de vacinas devem ter baixo potencial patogênico. Isso é verificado usando modelos animais. É o caso das vacinas desenvolvidas ou em desenvolvimento contra os vírus da varíola, estomatite vesicular e Ebola.

Referências

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