VirologiaProf.: Milton L. Paz Lima

Instituto Federal Goiano campus UrutaíCurso de Agronomia

Disciplina de Microbiologia

Esquema de Apresentação• Dogma Central e Constituição molecular dos ácidos

nucléicos• Hospedeiros de ocorrência viral• Morfologia da Partícula• Etapas da Replicação viral• mRNA policistrônicos e monocistrônicos• Representação do genoma viral• Regiões terminais do mRNA• Replicação e suas etapas• Ciclos de Replicação• Diferença entre RNA sensu (+) e (-)

DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA

De acordo com o que tem sido chamado de dogma central da Genética Molecular, a função do DNA é armazenar informação e passá-la ao RNA, enquanto a função deste é ler, decodificar e usar a informação recebida do DNA para produzir proteinas.

DNA RNA PROTEINATranscrição Tradução

Replicação

Rota do Código

ÁCIDOS NUCLÉICOS

BASES DO DNA E RNABases Purinas (anel duplo) Bases Pirimidinas (anel simples)

A T ou U

G C

C G

T ou U A

Ácido NucleicoÁcido Nucleico DescriçãoDescriçãodsDNA-RTdsDNA-RT Ácido nucléico de fita dupla, replica usando a Ácido nucléico de fita dupla, replica usando a

transcrição reversa, ou seja, formação de um DNA a transcrição reversa, ou seja, formação de um DNA a partir de um molde de RNA.partir de um molde de RNA.

dsRNAdsRNA Ácido ribonucléico de fita dupla.Ácido ribonucléico de fita dupla.

dsDNAdsDNA Ácido desoxiribonucléico de fita dupla.Ácido desoxiribonucléico de fita dupla.

ssRNAssRNA++ Ácido nucléico de fita simples, senso positivo, é Ácido nucléico de fita simples, senso positivo, é idêntico ao mRNA e pode assim ser traduzido idêntico ao mRNA e pode assim ser traduzido imediatamente pela célula do hospedeiro.imediatamente pela célula do hospedeiro.

ssRNAssRNA-- Ácido nucléico de fita simples, senso negativo, é Ácido nucléico de fita simples, senso negativo, é complementar ao mRNA e precisa ser convertido em complementar ao mRNA e precisa ser convertido em RNARNA+ + pela RNA polimerase, antes de ser traduzido.pela RNA polimerase, antes de ser traduzido.

ssRNAssRNA--RTRT Ácido nucléico de fita simples, replica usando a Ácido nucléico de fita simples, replica usando a transcriptase reversa.transcriptase reversa.

ssDNAssDNA Ácido nucléico de fita simples.Ácido nucléico de fita simples.

Descrição dos Ácidos Nucléicos dos Vírus

Constituição dos vírusREPLICAÇÃO DE VÍRUS DE RNA

Maioria dos vírus que infectam plantas

Ácido Ácido NucleicoNucleico

Categorias do HospedeiroCategorias do HospedeiroBB FF PP II VV

dsDNA-RTdsDNA-RT SIMSIM SIMSIM

dsRNAdsRNA SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIMdsDNAdsDNA SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIM

ssRNAssRNA-- SIMSIM SIMSIM SIMSIM

ssRNAssRNA++ SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIM

ssRNAssRNA--RTRT SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIM

ssDNAssDNA SIMSIM SIMSIM SIMSIM SIMSIM

Presença de espécies de vírus em diferentes categorias do Hospedeiro

B = Bactérias F = Fungos P = Plantas I = Invertebrados

V = Vertebrados

Família e gêneros de vírus de plantas

(+) ssRNA

Agrios, 1997

(-) ssRNA dsRNA

Agrios, 1997

dsDNA ssDNA

Agrios, 1997

Vírus e RNA fita dupla

• Fitoreovirus• Phytoreo• Fiji

Virus RNA fita simples senso negativo

• Com Membrana: – Fitohabdovirus; – Tospovirus

• Sem Membrana: – Tenuivirus e – “maize stripe”

Virus RNA fita simples senso positivo

• Genoma monopartido:– Isométrico: Luteovirus, Tymovirus– Bastonetes: Tobamovirus, Potexvirus, Potyvirus,

Carlavirus, Closterovirus.

• Genoma bipartido:– Isométrico: Comovirus, Nepovirus– Bastonetes: Tobravirus

• Genoma multipatido:– Isométricos: Ilarvirus, Cucumovirus, Bromovirus– Bastonetes: “Alfava mosaico virus”, Hordeivirus.

Etapas da Replicação viralVirus

Célula infectada Planta infectada

2 Desmontagem2 Desmontagem

4 Replicação4 Replicação

5 Tradução5 Tradução

6 Montagem acúmulo6 Montagem acúmulo

3 Tradução precoce3 Tradução precoce

1 Penetração1 Penetração

7 Transporte7 Transporte

8 Transporte por vetor8 Transporte por vetor

mRNAPolicistrônico (procariotos) vs. monocistrônico (eucariotos)

UTR

UTR UTRProtein 1 Protein 2 Protein 3

Protein 1

5’

5’ 3’

3’

AAAA(n)m7G

mRNA de Procariotos

mRNA de eucariotos

Múltiplos sítios iniciadores de tradução

Unico sítio iniciador de tradução

UTR

• Grande problemas de vírus de RNA de eucariotos: Ribossomos de células eucarióticas traduzem apenas mRNAs monocistrônicos, enquanto o genoma RNA viral contém ao menos 2 genes.

Representação do Genoma Viral

5' 3'Cadeia de Ácido Nucléico(+) sense RNA

Open Reading Frame (ORF)

ORF 1 ORF 2 ORF3

Cap or VPg poly A

Tradução (produção de proteina)

Proteinas

Transcrição (produção de RNA)

5'3'Cópia Complementar

do vírus de RNA(-) senso RNA

Representação do Genoma Viral

Gene da polimerase; Gene da proteína da capa protéica ; Gene da proteína de transmissão;Gene da proteína de transporte

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(-)

(+)

5´ 3´T

WWW

(-)

TMV, TYMV, BMV, CMV

AMV, TSV

TEV, CpMV, TRSV

SBMV, PLRV

TNV

TSWV

RDV

T

WWW

Cap

VPg

tRNA-like

Poly-A

Tipos de Regiões Terminais das Moléculas

Funções das proteínas viraisInformações genéticas dos virus (RNA / DNA)

2 Separação2 Separação

4 Replicação4 Replicação

5 Tradução5 Tradução

6 Maturação6 Maturação

3 Prim. Tradução 3 Prim. Tradução

1 Penetração1 Penetração

7 Transporte7 Transporte

Replicase (polymerase/helicase)

Proteina(s) da capa

Proteina(s) de movimento

Vetor

Célula em contato com o ambienteSistema de tradução da proteina

Sistema de tradução da proteina

8 Vetor de transporte8 Vetor de transporte

Fator de transmissão

REPLICAÇÃO DO RNA VIRAL

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 3’5´VPg

RNA (- SENSO) 3’ 5´VPg

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO 3’5´VPg

REPLICAÇÃO DE VÍRUS DE RNA

RNA GENÔMICO SENSO POSITIVO AAAAAtradução

RNA fita-simples sentido (-): 1. Transcrição primária da cadeia de RNA (-) pela RDRP e produção de

RNAm e RNA (+)

2. Tradução do RNAm, acumulação de produtos.

3. Transcrição secundária das moléculas de RNA (-), tradução,

acumulação de proteínas estruturais.

4. Montagem do nucleocapsídeo e maturação, empurrando-o para a

membrana da célula hospedeira o que origina uma "vesícula de

exocitose" em que ocorre a formação do envelope lipídico com as

proteínas virais específicas na sua superfície.

REPLICAÇÃO DE VÍRUS DE RNA

3’ 5’genoma senso negativo

3’ 5’ (-)

Cópias completas

5’ 3’ (+)

replicaçãotranscrição

mRNAs (positivos)

AAA

AAA

AAA

AAA

AAA

= cap

TRANSCRIÇÃO, TRADUÇÃO, REPLICAÇÃO

REPLICAÇÃO DE VÍRUS DE RNA

GENOMAS DE RNA DUPLA FITA

AAAmRNA de senso positivo

RNA genômico dupla fita

RNA polimerase deve estar empacotada no virion.

Necessitam sintetizar o mRNA

REPLICAÇÃO DE VÍRUS DE RNA

É incomum que vírus vegetais tenham proteínas que fazem um papel na adesão específica a receptores celulares.

Os vírus mais complexos (Rhabdovirus, Tospovirus, Phytoreovirus) provavelmente tem proteínas que interagem com células em seus vetores.Esses vírus replicam no vetor!

ENDOCITOSE SEM MEDIAÇÃO DE RECEPTOR

Parede celular rígida

penetração

Infecção inicial: penetração do vírus na célula

Vírus são depositados na célula através de uma ruptura da parede celular causada por força mecânica:

• Causada por furo (afídeo, mosca-branca, trips, nematóide) ou mastigação (besouro)

• Dano mecânico durante manejo de plantas

5’ 3’(+)

5’3’(-)

(-)

RIReplicative Intermediate

5’ 3’(+)

3’

5’

RI

5’3’ (-)

(+)5’

3’

RF (+)

(-)Polimerase viralhelicase

Replicação de um vírus ssRNA senso (+)

Desmontagem e tradução precoce

Trandução de grandes quantidades de proteínas virais

Quando o genoma viral já é um mRNA

Desnudamento/Tradução precoce Replicação

Tradução Montagem e acúmulo

Parede celular

Transporte p/ células vizinhas e outras partes

das plantas

Penetração

O ciclo de infecção de um vírus ssRNA senso (+): TMV

Traduçãodesmontagem

Transdução precoce replicase Fator da hospedeira

Fita molde RNA

(+)“RF”Forma Replicativa

(-)

(+)

(-)

(+)

126K183K

progênie RNA(+)

Progênie vírus

mRNAs

126K183K

30K 17.5K

movementprotein

penetração

Movimentopelo plasmodesmamodificado

ComplexoProteína demovimento/RNA

Proteína demovimento

Parede celular

BinnendringenBinnendringenin de celin de cel

co-translationaldisassembly

early translation

penetration

Início da multiplicação: Desmontagem e tradução precoce

Vírus ssRNA senso (+)

1. Vírus deve ser desencapsidado para liberar o RNA2. RNA deve ser traduzido primeiro: Por que?

Qual é o fator complicador?

TMV

Para sintetizar a polimerase viral, a qual é essencial para a replicação do genoma viral

O RNA desencapsidado (desprotegido) é rapidamente degradado pela enzima RNAse nas células