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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
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
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
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 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