Expressões Moleculares Biologia Celular: Estrutura dos Vírus

Vírus não são plantas, animais ou bactérias, mas são os parasitas quintessenciais dos reinos vivos. Embora possam parecer organismos vivos devido às suas prodigiosas capacidades reprodutivas, os vírus não são organismos vivos no sentido estrito da palavra.

Sem uma célula hospedeira, os vírus não podem desempenhar as suas funções de sustentação da vida ou reproduzir-se. Eles não podem sintetizar proteínas, porque não possuem ribossomos e devem usar os ribossomos de suas células hospedeiras para traduzir o RNA do mensageiro viral em proteínas virais. Os vírus não podem gerar ou armazenar energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP), mas têm de derivar a sua energia, e todas as outras funções metabólicas, da célula hospedeira. Eles também parasitam a célula para materiais de construção básicos, como aminoácidos, nucleotídeos, e lipídios (gorduras). Embora os vírus tenham sido especulados como sendo uma forma de vida protólica, a sua incapacidade de sobreviver sem organismos vivos torna altamente improvável que tenham precedido a vida celular durante a evolução inicial da Terra. Alguns cientistas especulam que os vírus começaram como segmentos nocivos do código genético que se adaptaram a uma existência parasitária.

Todos os vírus contêm ácido nucleico, seja DNA ou RNA (mas não ambos), e uma camada proteica, que encerra o ácido nucleico. Alguns vírus também são encerrados por um envelope de gordura e moléculas proteicas. Na sua forma infecciosa, fora da célula, uma partícula de vírus é chamada de virião. Cada virião contém pelo menos uma proteína única sintetizada por genes específicos no seu ácido nucleico. Os viriões (que significa “semelhantes a vírus”) são organismos causadores de doenças que contêm apenas ácido nucleico e não têm proteínas estruturais. Outras partículas semelhantes a vírus chamadas priões são compostas principalmente de uma proteína fortemente integrada com uma pequena molécula de ácido nucleico.

Vírus são geralmente classificados pelos organismos que infectam, animais, plantas, ou bactérias. Como os vírus não conseguem penetrar nas paredes das células vegetais, praticamente todos os vírus vegetais são transmitidos por insetos ou outros organismos que se alimentam de plantas. Certos vírus bacterianos, como o bacteriófago T4, desenvolveram um elaborado processo de infecção. O vírus tem uma “cauda” que se liga à superfície da bactéria por meio de “pinos” proteináceos. A cauda contrai-se e o tampão da cauda penetra na parede celular e na membrana subjacente, injectando os ácidos nucleicos virais na célula. Os vírus são ainda classificados em famílias e gêneros com base em três considerações estruturais: 1) o tipo e tamanho do ácido nucleico deles, 2) o tamanho e forma do capsid, e 3) se eles têm um envelope lipídico ao redor do nucleocapsid (o ácido nucleico do capsido fechado).

Existem predominantemente dois tipos de formas encontradas entre os vírus: varas, ou filamentos, e esferas. A forma da haste é devido à matriz linear do ácido nucleico e das subunidades proteicas que compõem o capsido. A forma da esfera é na verdade um polígono de 20 lados (icosaedro).

A natureza dos vírus não foi compreendida até o século XX, mas os seus efeitos foram observados durante séculos. O médico britânico Edward Jenner até descobriu o princípio da inoculação no final do século XVIII, depois de observar que as pessoas que contraíram a doença leve da varíola eram geralmente imunes à doença mais mortal da varíola. No final do século XIX, os cientistas sabiam que algum agente estava causando uma doença das plantas do tabaco, mas não crescia em um meio artificial (como bactérias) e era muito pequeno para ser visto através de um microscópio de luz. Os avanços na cultura de células vivas e na microscopia no século XX acabaram por permitir aos cientistas identificar os vírus. Avanços na genética melhoraram drasticamente o processo de identificação.

• Capsid – O capsid é a casca da proteína que envolve o ácido nucleico; com seu ácido nucleico fechado, é chamado de nucleocapsid. Esta casca é composta por proteínas organizadas em subunidades conhecidas como capsomers. Estão intimamente associados ao ácido nucleico e reflectem a sua configuração, seja uma hélice em forma de vara ou uma esfera em forma de polígono. O capsido tem três funções: 1) protege o ácido nucleico da digestão pelas enzimas, 2) contém sítios especiais na sua superfície que permitem ao virião ligar-se a uma célula hospedeira, e 3) fornece proteínas que permitem ao virião penetrar na membrana da célula hospedeira e, em alguns casos, injectar o ácido nucleico infeccioso no citoplasma da célula. Sob as condições certas, o RNA viral numa suspensão líquida de moléculas proteicas irá auto-montar uma cápsula para se tornar um vírus funcional e infeccioso.

• Envelope – Muitos tipos de vírus têm um envelope de glicoproteína ao redor da cápsula nucleica. O envelope é composto por duas camadas lipídicas intercaladas com moléculas proteicas (bico de lipoproteína) e pode conter material da membrana de uma célula hospedeira, bem como o de origem viral. O vírus obtém as moléculas lipídicas da membrana da célula durante o processo de germinação viral. Entretanto, o vírus substitui as proteínas da membrana celular por suas próprias proteínas, criando uma estrutura híbrida de lipídios derivados de células e proteínas derivadas do vírus. Muitos vírus também desenvolvem picos feitos de glicoproteínas em seus envelopes que os ajudam a se fixar em superfícies celulares específicas.

• Ácido nucléico – Assim como nas células, o ácido nucléico de cada vírus codifica a informação genética para a síntese de todas as proteínas. Enquanto o DNA de dupla cadeia é responsável por isso nas células procarióticas e eucarióticas, apenas alguns grupos de vírus utilizam o DNA. A maioria dos vírus mantém toda a sua informação genética com o RNA de cadeia única. Existem dois tipos de vírus baseados no RNA. Na maioria dos casos, o RNA genômico é chamado de uma vertente mais, pois atua como RNA mensageiro para síntese direta (tradução) da proteína viral. Alguns, no entanto, têm filamentos negativos de RNA. Nestes casos, o virião tem uma enzima, chamada RNA polimerase dependente do RNA (transcriptase), que deve primeiro catalisar a produção de RNA mensageiro complementar a partir do RNA viriônico genômico antes que a síntese da proteína viral possa ocorrer.

O Vírus Influenza (Gripe) – Próximo ao resfriado comum, influenza ou “gripe” é talvez a infecção respiratória mais familiar do mundo. Só nos Estados Unidos, aproximadamente 25 a 50 milhões de pessoas contraem a gripe a cada ano. Os sintomas da gripe são semelhantes aos da constipação comum, mas tendem a ser mais graves. Febre, dor de cabeça, fadiga, fraqueza e dor muscular, dor de garganta, tosse seca e nariz escorrendo ou entupido são comuns e podem se desenvolver rapidamente. Os sintomas gastrointestinais associados à gripe são por vezes sentidos por crianças, mas para a maioria dos adultos, as doenças que se manifestam em diarreia, náuseas e vómitos não são causadas pelo vírus da gripe, embora sejam muitas vezes referidas de forma inexacta como “gripe do estômago”. Uma série de complicações, tais como o aparecimento de bronquite e pneumonia, também podem ocorrer em associação com a gripe e são especialmente comuns entre idosos, crianças pequenas e qualquer pessoa com um sistema imunológico suprimido.

O vírus da imunodeficiência humana (HIV) – O vírus responsável pelo HIV foi isolado pela primeira vez em 1983 por Robert Gallo dos Estados Unidos e pelo cientista francês Luc Montagnier. Desde então, uma enorme quantidade de pesquisas com foco no agente causador da AIDS tem sido realizada e muito tem sido aprendido sobre a estrutura do vírus e seu curso de ação típico. O HIV faz parte de um grupo de vírus atípicos chamados retrovírus que mantêm sua informação genética sob a forma de ácido ribonucleico (RNA). Através do uso de uma enzima conhecida como transcriptase reversa, o HIV e outros retrovírus são capazes de produzir ácido desoxirribonucleico (DNA) a partir do RNA, enquanto a maioria das células realiza o processo oposto, transcrevendo o material genético do DNA para o RNA. A atividade da enzima permite que a informação genética do HIV se integre permanentemente ao genoma (cromossomos) de uma célula hospedeira.