Vírus: agentes infecciosos acelulares
e o que você deve saber sobre eles!
Aline Lubyi
Lea Brenda
12 jun 2020
revisão textual: Talita Braga
Os vírus não são seres celulares! Entretanto, eles dependem de células, já que suas atividades biológicas ocorrem apenas no interior destas. Isso acontece porque a estrutura dos vírus é muito simples e, consequentemente, insuficiente para garantir produção de energia metabólica e síntese de proteínas, que são aspectos essenciais para a sua multiplicação. Por este motivo, conhecemos os vírus como parasitas intracelulares obrigatórios, ou seja, eles obrigatoriamente dependem das estruturas e funções de uma célula para conseguirem se multiplicar.
Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, com isso podemos dizer que eles “escravizam” as células para lhes servirem.
Ao se deparar com essas características tão peculiares uma pergunta que logo pode vir a sua mente é: Como os vírus surgiram? E para responder essa pergunta existem três teorias sobre a sua origem:
- Hipótese regressiva, que propõe que os vírus surgiram como minúsculas células, similares a bactérias, as quais infectavam células maiores. Ainda, essas células teriam perdido as suas capacidades metabólicas e reprodutoras, de forma que se tornaram inertes quando fora do ambiente celular e dependentes de vias celulares para conseguirem se reproduzir.
- Hipótese do escape, que propõe que elementos móveis conseguiram incorporar genes que codificam proteínas e enzimas e que ainda se tornaram eficientes em escapar de seu ambiente celular original, se movendo para outras células, onde poderiam se multiplicar.
- Hipótese da coevolução, que propõe que células e vírus se desenvolveram ao mesmo tempo.
A primeira evidência da existência dos vírus ocorreu em 1892. Seis anos depois, em 1898, um cientista e um botânico realizaram um experimento sobre uma doença que prejudica plantas, a doença do mosaico do tabaco, e a partir disso comprovaram a existência dos vírus. No decorrer desse experimento, os pesquisadores concluíram que os responsáveis pelo “fluido vivo contagioso” das plantas não eram bactérias, mas sim agentes menores, que de tão pequenos não eram retidos em filtros como as bactérias são retidas. Assim, nomearam esse fluido de vírus, que em latim significa veneno.
Os vírus são muito pequenos, sendo muito menores que uma bactéria!
A maioria dos vírus possui dimensões ultramicroscópicas, variando entre 15 e 22 nanômetros de diâmetro nos circovírus (gênero de vírus da família Circoviridae); e de 200 a 450 nanômetros nos poxvírus (pertencente à famíliaPoxviridae); ambas podendo ser visualizadas apenas sob microscopia eletrônica. Há exceções entre os poxvírus, em que alguns apresentam estrutura maior possibilitando a visão na microscopia ótica.
1milímetro = 1.000.000 nanômetros
O nosso conhecimento sobre esse assunto foi avançando e a palavra vírus passou a ser utilizada para designar o agente biológico quando está instalado no interior de células, e vírion para a sua estrutura física quando está no estado inerte fora de uma célula hospedeira. Então, é o vírion que permite que os vírus viajem de uma célula hospedeira para outra, e é o vírus que se instala no interior das células. Sabemos ainda que existe uma infinidade de vírus diferentes, mas que cada um desses vírus possui uma grande especificidade, como se fosse quando você tem um molho de chaves diferentes, mas apenas uma delas é específica para abrir a porta da sua casa. Isso significa que cada vírus é capaz de parasitar apenas uma ou algumas espécies, ou até mesmo um ou alguns tipos celulares.
Existe uma infinidade de vírus que podem infectar vertebrados, invertebrados, plantas, fungos e até mesmo bactérias!
Nesse momento você já sabe que os vírus são muito pequenos e por isso devem estar curiosos para saber como eles são organizados. Então, para iniciar é importante você saber que apesar deles não serem celulares, eles possuem material genético! O material genético dos vírus pode ser o DNA, o RNA ou ambos (como o citomegalovírus), e todo esse material se encontra recoberto por uma simples camada de proteínas bem organizadas, os capsômeros, que resultam na formação do capsídeo. Os vírus ainda são conhecidos como não envelopados, quando o capsídeo representa o único envoltório que protege o material genético viral, sem qualquer camada adicional. E como vírus envelopados, que são mais complexos, o seu material genético é recoberto pelo capsídeo, que por sua vez ainda é externamente revestido por uma membrana constituída de lipídeos, proteínas e carboidratos, o envelope viral. Esse envelope é de origem celular, ou seja, da célula hospedeira, e por isso apresenta constituição muito semelhante à sua membrana plasmática. Por fim, a estrutura que é composta pelo material genético e pelas proteínas do capsídeo é denominada nucleocapsídeo.
Comparação entre vírus não-envelopado e virus envelopado. O envelope origina-se da membrana plasmática da célula hospedeira.
Morfologicamente é possível reconhecer dois tipos principais de simetria entre os vírus, a forma cilíndrica e esférica. Os vírus cilíndricos apresentam simetria helicoidal, de forma que o que determina o seu comprimento é o tamanho do seu material genético, enquanto o que determina a sua largura é o tamanho e empacotamento das subunidades proteicas. Os vírus esféricos possuem simetria icosaédrica, contendo 20 faces triangulares e 12 vértices, características que correspondem ao arranjo mais eficiente de subunidades em um envoltório fechado, pois utiliza o menor número de unidades para construí-lo. Ainda existem vírus com outros tipos morfológicos mais complexos! Um exemplo clássico são os vírus que parasitam bactérias, os bacteriófagos, que apresentam uma estrutura morfológica muito mais complexa quando comparado a vírus de animais e plantas. Mas vamos deixar para apresentar esses vírus para vocês em outro texto, nesse aqui vamos conhecer melhor os vírus que parasitam células animais, ou seja, aqueles que podem parasitar as nossas células.
A) Ilustração esquemática de um nucleocapsídeo helicoidal. Material genético disposto na forma de espiral. B) Ilustração esquemática de um capsídeo icosaédrico. Superfície externa arranjada em faces triangulares.
Todos esses envoltórios virais que acabamos de conhecer, como o capsídeo e o envelope, têm como principal função proteger o material genético viral dos mais variados danos (físicos, químicos ou enzimáticos) que podem ocorrer durante a transmissão entre diferentes células e hospedeiros. Outro ponto importante desses componentes superficiais é a sua participação no reconhecimento e interação com estruturas da membrana das células hospedeiras. É esse reconhecimento que irá garantir que a célula alvo seja corretamente reconhecida para que a liberação do material genético no interior da célula hospedeira ocorra de forma integra e viável. E assim será dado o início à multiplicação do vírus!
Vamos conhecer mais de perto cada uma das etapas da multiplicação viral!
Etapas do Cilco de Multiplicação Viral.(ETAPAS DE 1 A 7)
Etapa onde os vírus reconhecem a sua célula hospedeira. Para isso as proteínas que são encontradas na superfície do envelope viral, que está presente em alguns vírus, funcionam como sítios de adsorção altamente específicos que irão reconhecer os sítios receptores presentes na superfície das células hospedeiras. É assim que ocorre a fixação do vírus à membrana da célula alvo e isso demonstra a especificidade viral, como se fosse aquela chave que abre apenas a porta da sua casa.
Uma vez fixado na célula hospedeira, o vírus pode adentrar em seu citoplasma de duas formas: por pinocitose ou por fusão de membranas. A pinocitose é um processo de endocitose que consiste na absorção das pequenas partículas virais através de invaginações da membrana plasmática da célula alvo. Vale ressaltar que a partícula viral é englobada de forma intacta pela vesícula formada a partir da invaginação. O mecanismo de fusão de membranas, o qual está ilustrado na imagem acima, ocorre apenas em vírus envelopados. Nesse caso, em vez de ser englobado a partir de uma invaginação da membrana plasmática da célula, o vírus fusiona o seu envelope com a membrana da célula hospedeira e em seguida ejeta seu capsídeo no citoplasma. Dessa forma esse processo ocasiona a perda do envelope viral.
Com o objetivo de dispersar seu material genético pelo citoplasma da célula, é nesse momento que o vírus se livra de todas as estruturas que estão o envolvendo. Na penetração por pinocitose, o desnudamento precisa se livrar tanto da membrana da vesícula formada durante o processo quanto dos envoltórios virais – envelope e capsídeo. Enquanto na penetração por fusão de membranas, o descarte necessário é apenas do capsídeo, já que o envelope viral ficou fundido a membrana da célula. Toda a retirada desses envoltórias pode ser ocasionada tanto pelo próprio vírus quanto por digestão efetuada pela célula hospedeira através da ação de suas enzimas.
As proteínas virais são sintetizadas pela maquinaria celular. O processo de tradução, que sintetiza proteínas a partir de RNA mensageiro, ocorre no citosol da célula, utilizando ribossomos livres ou associados ao retículo endoplasmático. Os primeiros produtos gênicos sintetizados são proteínas não estruturais, como proteínas de ligação ao DNA e enzimas, as quais são componentes essenciais para a multiplicação do material genético viral. Já as proteínas estruturais, que formarão as novas partículas virais, são sintetizadas mais tarde no ciclo de infecção. Essas proteínas são os capsômeros, que formarão o capsídeo, e proteínas que tem como destino a membrana celular, que nos estágios finais da infecção irão fazer parte do envelope viral.
O processo de multiplicação do material genético viral envolve a participação de enzimas conhecidas como polimerases. Assim, vírus de fita simples de DNA precisam produzir uma fita complementar ao genoma, que servirá de molde para a síntese do material genético. Vírus de fita dupla de DNA utilizam cada uma das duas fitas para gerar suas respectivas cópias complementares. Em geral, moléculas de DNA são sintetizadas a partir de outras moléculas de DNA, como podemos observar na imagem acima. O mesmo acontece nos vírus conhecidos como vírus RNA fita positiva e vírus RNA fita negativa, as novas moléculas de RNA são sintetizadas a partir das moléculas de RNA. A exceção a esta regra fica por conta dos vírus de RNA que realizam transcrição reversa e são conhecidos como retrovírus.
Nesse momento as proteínas do capsômero que foram recém sintetizadas são organizadas para formar os capsídeos, guardando em seu interior uma cópia do material genético viral que acabou de ser duplicado. Assim ocorre a formação dos novos vírions que logo serão encaminhados para a membrana da célula hospedeira.
É quando o vírion será liberado da sua célula hospedeira, podendo ocorrer por brotamento ou ruptura. Na imagem acima a liberação ocorre por brotamento, sendo este um procedimento exclusivo dos vírus envelopados. Antes de ocorrer esse processo as proteínas virais foram incorporadas à membrana plasmática da célula hospedeira, para que quando a partícula viral seja forçada para fora as proteínas virais acompanhem a membrana que formará o envelope viral. Assim, além das proteínas virais, o envelope viral possui lipídeos e carboidratos que foram sintetizados pela própria célula hospedeira. Geralmente esse processo não causa a morte celular, pois a célula cede apenas um trecho de sua membrana plasmática para a formação do envelope viral. A liberação por ruptura é um processo que diz respeito apenas a vírus não envelopados. Nesse caso, os vírus são expelidos através da ruptura da membrana plasmática da célula hospedeira, causando a morte celular.
O material genético viral é muito compacto e possui apenas aquelas informações que são indispensáveis para garantir a sua multiplicação. Mas mesmo possuindo um material genético bem pequeno, os vírus podem sofrer mutação e consequentemente evoluir, uma das razões pelas quais é necessário se vacinar contra a gripe todos os anos. O vírus da gripe é um vírus de RNA e esse tipo de vírus sofre mais mutação do que os vírus de DNA.
A maioria dos vírus não necessita carregar enzimas em seus vírions, já que eles utilizam toda a estrutura da célula hospedeira em seu favor durante a sua multiplicação. Mas, apesar disso, existem alguns vírus que requerem enzimas muito específicas e as carregam consigo para que o processo de infecção e replicação possa ocorrer com sucesso. Esses vírus são conhecidos como Retrovírus, que são vírus de RNA que carregam as suas próprias enzimas. Como esses vírus necessitam sintetizar DNA durante o seu processo de infecção, eles carregam consigo uma enzima conhecida como transcriptase reversa, que é capaz de produzir DNA a partir do seu molde de RNA. Esse processo ocorre na direção inversa que as células hospedeiras são capazes de fazer, que é transformar DNA em RNA, e justamente por isso os vírus necessitam carregar suas próprias enzimas.
Ufa! Muita coisa sobre vírus né!
Agora que você já conhece bem como um vírus é formado e como ele depende das células hospedeiras para se multiplicar, pode compreender melhor as doenças virais. Como um exemplo, a transmissão de vírus que causam doenças respiratórias, na maioria das vezes, acontece quando alguém que está infectado espalha o vírus pelo ar e eles acabam alcançando alguém que está desprotegido. Os vírions que foram espalhados pela pessoa doente são resultantes da multiplicação viral que está acontecendo nas suas células, ou seja, a partir de uma célula contaminada muitos vírions acabam sendo liberados no final da multiplicação e podem contaminar outras células ou até mesmo outras pessoas. Ainda existem muitas outras formas de transmissão dos vírus causadores de doença no homem, como o contato direto, alimentos e água contaminados, relação sexual, compartilhamento de agulha ou seringa, transfusão de sangue com presença de vírus, instrumentos diversos não esterilizados, mãe portadora de vírus para o filho durante a gestação, entre outros.
Olhando para todas essas formas de transmissão, vocês sabem o que podemos fazer para nos proteger desses vírus que causam doenças? Uma forma bem simples é evitar ser exposto aos vírus. Isso é importante para evitar qualquer tipo de vírus, e principalmente vírus como o Corona Vírus que é um vírus novo, que se espalha facilmente entre as pessoas e ainda não possui vacina. E é aqui chegamos na forma mais eficiente de nos proteger contra as doenças virais, manter a vacinação em dia! As vacinas preparam o nosso organismo para combater um vírus (ou outro microrganismo) caso a gente venha a ser infectado por ele (para saber mais sobre as vacinas acesse o link https://www.papocomciencia.com.br/pages/materias/vacina.html).
Sabendo disso, lembramos que a população consegue se vacinar gratuitamente nas mais de 36 mil salas de vacinação localizadas nas Unidades Básicas de Saúde (UBS) de todo o país. Para isso, basta comparecer a um posto de saúde com o cartão de vacinação em mãos. Além disso, camisinhas também protegem contra doenças virais e estão disponíveis em postos de saúde.
Se prevenir nunca é demais!
Referências:
FLORES, Eduardo F. Virologia veterinária. Santa Maria: Editora UFMS, 2007. 888 p. Disponível em: https://www.academia.edu/22809593/VIROLOGIA_VETERIN%C3%81RIA?fbclid=IwAR3nY7a169jujKOKCzABTW_MsMUCdHVgNOo_8d8dVLQy7h16FGTkkB0u2Ng. Acesso em: 27 mar. 2020.
KORSMAN, Stephen N. J. et al. Virologia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. 636 p.
MADIGAN, Michael et al. Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. 987 p.