História
Antes da identificação dos germes causadores de doenças, acreditava-se que
elas eram causadas por venenos. O termo em latim para veneno é vírus.
Louis Pasteur, em meados do século XIX, designava como vírus todos os
agentes causadores de infecção em geral. Entretanto, nem sempre era possível
visualizar no
microscópio óptico
os agentes causadores dessas enfermidades. Foi então identificado que alguns
desses agentes que causavam doenças em humanos e plantas podiam passar por
filtros projetados para retenção de bactérias. Dessa forma, esses agentes
passaram a ser conhecidos como “agentes filtráveis” ou “vírus filtráveis”.
Cada vez mais a possibilidade de ser uma toxina era descartada,
principalmente devido ao fato de o agente causador ser transmitido mesmo em
baixas diluições.
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Louis Pasteur (Fonte: Wikipédia) |
Apesar disso, a natureza dos vírus só foi realmente esclarecida em 1935,
quando Wendell Standley, um químico norte-americano, isolou o vírus do
mosaico do tabaco, tornando possível, pela primeira vez, o desenvolvimento
de estudos químicos e estruturais com um vírus purificado. A invenção do
microscópio eletrônico, alguns anos antes, possibilitou a sua visualização.
Origem evolutiva dos vírus
A origem dos vírus ainda não é conhecida. Existem grandes diferenças entre
os vírus de DNA e RNA, sendo possível que os diferentes tipos de vírus
tenham origens distintas. Duas hipóteses sobre a origem evolutiva dos vírus
podem ser resumidas da seguinte forma:
1 Os vírus podem ser derivados dos ácidos nucleicos (DNA ou RNA) de
células hospedeiras que adquiriram a capacidade de replicação autônoma e
evoluíram independentemente. Assemelham-se a genes que adquiriram a
capacidade de existir independente da célula. Algumas sequências virais
estão relacionadas com porções de genes celulares que codificam domínios
funcionais proteicos.
Isso explicaria o porquê dos vírus possuírem em seu material genético as
informações necessárias para fazer a célula hospedeira produzir as moléculas
utilizadas na sua replicação. É provável que pelo menos alguns vírus tenham
evoluído dessa maneira.
A segunda hipótese diz que:
2 Os vírus podem consistir em formas degeneradas de parasitas
intracelulares. Não há evidências de que os vírus tenham evoluído a partir
de bactérias, embora exista a probabilidade de que outros microrganismos
intracelulares obrigatórios (ex.: riquétsias e clamídias) tenham feito isso.
Todavia, os poxvírus são tão grandes e complexos que podem representar
produtos evolutivos de algum ancestral celular.
Espectro de hospedeiros
O espectro de hospedeiros consiste na variedade de células hospedeiras
que o vírus pode infectar. Existem vírus que infectam invertebrados,
vertebrados, plantas, protistas, fungos e bactérias (os vírus que infectam
bactérias são denominados como bacteriófagos ou
fagos).
No entanto, a maioria é capaz de infectar tipos específicos de células de
uma única espécie de hospedeiro. Em raras exceções, através de mutação e
seleção, os vírus cruzam a barreiras de espécies, expandindo assim o seu
espectro de hospedeiros. Um exemplo foi o que aconteceu com o coronavírus
causador da doença
COVID-19, o SARS-CoV-2, que infectava morcegos, mas conseguiu migrar e passou a
infectar humanos, causando a pandemia do coronavírus em 2019/2020.
O espectro de hospedeiros de um vírus é determinado pela exigência viral
quanto à sua ligação específica à célula hospedeira e pela disponibilidade
de fatores celulares do hospedeiro em potencial necessários para a
multiplicação viral.
Para que ocorra infecção da célula hospedeira, a superfície externa
do vírus deve interagir quimicamente com receptores específicos presente
na superfície celular. Então ocorre a união dos componentes complementares
através de ligações simples, como ligações de hidrogênio. Para alguns
bacteriófagos, o receptor faz parte da parede da célula hospedeira; em
outros casos, faz parte das fímbrias ou dos flagelos. No casos de vírus
animais, os receptores estão na membrana plasmática das células
hospedeiras.
Características gerais dos vírus
Os vírus são os menores agentes infecciosos (com diâmetro que varia de 12
nm até 400 nm) causadores de doenças em humanos, animais ou plantas. Essas
doenças podem ser benignas, como as verrugas ou doenças graves, como a
AIDS. Entretanto, vale ressaltar que além de causarem problemas aos seres
humanos, os vírus têm servido como ferramentas fundamentais em pesquisas
científicas. Como sua utilização em vetores para introdução de genes em
organismos, abrindo as fronteiras da terapia gênica.
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Comparação de tamanho dos vírus com uma bactéria e um eritrócito humano (Fonte: Tortora; Funke; Case, 2012) |
Eles são constituído de apenas um tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA, é
envolvido por uma capa proteica, denominada capsídeo e, em alguns casos,
pode apresentar uma membrana lipoproteica, denominada envelope ou
envoltório, os vírus que possuem o envelope são chamados de vírus
envelopados. A unidade infecciosa completa é denominada virion.
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Componentes da partícula viral completa, o virion (Fonte: Brooks et al., 2014) |
Essa simplicidade faz com que os vírus sejam inertes no ambiente
extracelular, sendo incapazes de crescimento independente, podendo
replicar somente em células animais, vegetais ou microrganismo. Dessa
forma, são classificados como
parasitas intracelulares obrigatórios, já que dependem da
maquinaria interna de outros organismos para a sua reprodução. O ácido
nucleico viral contém a informação necessária para programar a célula
hospedeira infectada a iniciar a síntese das macromoléculas específicas
utilizadas para a reprodução viral.
Composição dos vírus
Ácido Nucleico
Os vírus são constituídos de apenas um tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA,
ambos podem ser encontrados tanto na forma de fita simples (ss: single
stranded) quanto de fita dupla (ds: double stranded). Assim, os vírus
possuem quatro tipos de genomas: DNA fita simples (ssDNA); DNA fita dupla
(dsDNA); RNA fita simples (ssRNA) ou RNA fita dupla (dsRNA). Além disso, o
ácido nucleico pode ser encontrado na forma linear, circular ou
segmentado.
A quantidade de ácido nucleico na partícula viral pode variar de 2.000 a
2,5 milhões de bases ou pares de bases. Os genomas maiores são observados
apenas em vírus gigantes (mimivírus e pandoravírus) que infectam amebas.
Em 2000, Bresnahan e Shenk descreveram pela primeira vez, uma exceção à
regra de que os vírus contêm um só tipo de ácido nucleico: o
citomegalovírus, um herpesvírus com genoma de DNA contém uma pequena
quantidade de RNA em sua partícula viral. São RNAs mensageiros (mRNAs) que
são imediatamente traduzidos nos ribossomos, dando origem a proteínas
utilizadas nas etapas precoces da replicação viral, antes do início da
transcrição do genoma.
Capsídeo
O capsídeo é a estrutura proteica que fica envolta do genoma viral e que
lhe confere proteção, é formado a partir das proteínas chamadas
capsômeros
e, dependendo da forma que o capsômero se agrupa em torno do genoma ele
vai apresentar uma simetria característica, normalmente icosaédrica ou
helicoidal. O genoma em conjunto com o capsídeo constitui o
nucleocapsídeo.
Envelope viral
Alguns vírus possuem, além do ácido nucleico e do capsídeo, uma estrutura
similar à das membranas celulares, constituída de lipídeos, proteínas e
carboidratos, que envolve o nucleocapsídeo, essa estrutura é chamada de
envelope viral. Essa estrutura provêm da célula hospedeira, que durante o
processo de extrusão, quando a partícula viral é liberada da célula
hospedeira, a partícula é envolvida por uma camada de membrana plasmática
celular que passa a constituir o envelope viral.
Devido a presença de lipídeos no envelope, os vírus envelopados são
sensíveis a solventes orgânicos, como o éter. Quando estão na presença
dessa substância, os lipídeos são dissolvidos e o vírus perde a sua
infectividade. É importante salientar que as glicoproteínas do envelope,
por estarem expostas na superfície viral, constituem os principais
antígenos de vírus envelopados.
Enzimas
Apesar de serem inertes fora da célula, algumas partículas virais possuem
enzimas que têm grande importância no processo infeccioso. Os retrovírus,
por exemplo, possuem a transcriptase reserva, necessária para a sua
replicação. Em outros vírus, há enzimas que ajudam o agente infeccioso a
entrar na célula. É o caso de alguns bacteriófagos, que possuem uma
enzima, lisozima, necessária para fazer uma perfuração na parede celular
para a penetração do genoma viral na célula hospedeira.
Morfologia e simetria da partícula viral
Com base na simetria do capsídeo, os vírus podem ser classificados em
vírus poliédricos, helicoidais ou de estrutura complexa.
É necessário dispor de informações sobre a estrutura dos vírus para a sua
classificação e para que se compreendam os mecanismos de certos processos,
como a interação das partículas virais com receptores de superfícies
celular e anticorpos neutralizantes, o que também pode levar ao
planejamento racional de fármacos antivirais, capazes de bloquear a
fixação, o desnudamento ou a organização dos vírus em células suscetíveis.
Vírus poliédrico
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Morfologia de um vírus poliédrico (icosaédrico) não envelopado (Fonte: Tortora; Funke; Case, 2012) |
O capsídeo da maioria dos vírus poliédricos tem a forma de um icosaédro. O
icosaédro é um polígono de 20 faces triangulares, 12 vértices e 30
arestas, que apresenta três eixos de simetria. O ácido nucleico
encontra-se empacotado no centro do polígono. Os adenovírus e os
picornavírus são exemplos de vírus icosaédricos, não envelopados, e os
herpes-vírus são exemplos de vírus icosaédricos envelopados.
Os vírus icosaédricos não têm obrigatoriamente morfologia icosaédrica,
podendo apresentar morfologias diversas, desde que mantenham a simetria
icosaédrica.
Vírus helicoidal
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Morfologia de um vírus helicoidal (Fonte: Tortora; Funke; Case, 2012) |
Nos vírus de simetria helicoidal, os capsômeros assemelhando-se a bastões
longos, que podem ser rígidos ou flexíveis, eles são dispostos em torno do
ácido nucleico na forma de uma hélice. O ácido nucleico fica no interior
desta estrutura, em geral intimamente associado aos capsômeros, formando
um nucleocapsídeo mais compacto. Os vírus do mosaico do tabaco são um
exemplo de vírus helicoidais não envelopados, já o vírus da raiva é um
exemplo de vírus helicoidal envelopado.
Da mesma forma que os vírus poliédricos, os vírus helicoidais podem
apresentar morfologias diversas, o vírus da raiva, por exemplo, apresenta
a forma de bala de revólver.
Vírus de estrutura complexa
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Morfologia de um vírus de estrutura complexa (Fonte: Tortora; Funke; Case, 2012) |
Os vírus de estrutura complexa são vírus que não podem ser classificados
como poliédricos ou helicoidais. O exemplo mais característico são alguns
bacteriófagos, como o T4, que tem um capsídeo em forma de cabeça
poligonal, com estruturas adicionais, formando uma cauda, com bainha
contrátil, placa basal, fibras e outras estruturas.
REFERÊNCIAS
1 BROOKS, G.F. et al. Microbiologia médica. 26.ed. Porto Alegre: AMGH, 2014.
2 MURRAY, P.R.; ROSENTHAL, K.S.; PFALLER, M.A. Microbiologia médica. 7.ed.
Rio de Janeiro: Elsevier, 2014.
3 TORTORA, G.J.; FUNKE, B.R.; CASE, C.L. Microbiologia. 10.ed. Porto Alegre:
Artmed, 2012.
4 TRABULSI, L.R.; ALTERHUM, F. Microbiologia. 6.ed. São Paulo: Atheneu,
2015.
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