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Vírus

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Vírus
Rotavirus
Classificação Vírus
Grupo: I-VII
Grupos

EU: vírus dsDNA
II: vírus ssDNA
III: vírus dsRNA
IV: (+) Vírus ssRNA
V: (-) vírus ssRNA
VI: ssRNA vírus TR-
VII: vírus dsDNA-RT

Um vírus é um pequeno agente infeccioso que pode replicar somente dentro os que vivem células de um organismo. Os vírus podem infectar todos os tipos de organismos, a partir de animais e plantas para bactérias e archaea.

Desde 1892 O artigo de dmitri Ivanovsky descrevendo um agente patogénico não-bacteriana infectar plantas de tabaco, e a descoberta do vírus do mosaico do tabaco por Martinus Beijerinck em 1898, cerca de 5.000 vírus têm sido descritos em detalhe, apesar de existirem milhões de diferentes tipos. Os vírus são encontrados em quase todos os ecossistema na Terra e são o tipo mais abundante de entidade biológica. O estudo de vírus é conhecido como virologia, uma sub-especialidade de microbiologia.

Partículas de vírus (conhecidos como viriões) consistir em duas ou três partes: i) o material genético feito a partir de qualquer DNA ou ARN, longas moléculas que transportam a informação genética; ii) uma proteína de revestimento que protege estes genes; e, em alguns casos, iii) um envelope de lipídios que envolve o revestimento da proteína quando estão fora de uma célula. As formas de vírus variam de simples e helicoidal icosaédricas formas para estruturas mais complexas. O vírus da média é de cerca de um centésimo do tamanho da bactéria média. A maioria dos vírus são demasiado pequenos para ser visto directamente com um microscópio óptico .

As origens de vírus no história evolutiva da vida não são claras: alguns podem ter evoluído a partir de plasmídeos - pedaços de DNA que podem se mover entre as células -, enquanto outros podem ter evoluído a partir de bactérias. Na evolução, os vírus são um importante meio de transferência horizontal de genes, o que aumenta diversidade genética. Os vírus são considerados por alguns como uma forma de vida, porque eles carregam material genético, reproduzir e evoluir através de seleção natural. No entanto, eles não têm características principais (tais como estrutura celular) que são geralmente consideradas necessárias para contar como a vida. Porque eles possuem algumas, mas não todas estas qualidades, os vírus têm sido descritos como "organismos na borda da vida".

Os vírus se espalhou em muitos aspectos; vírus em plantas são muitas vezes transmitida de planta para planta por insetos que se alimentam de seiva da planta, tais como pulgões ; vírus em animais pode ser realizada por insetos sugadores de sangue. Estes organismos transmissores de doenças são conhecidas como vetores. Os vírus da gripe são disseminados por tosse e espirros. Norovirus e rotavírus, causas comuns de viral gastroenterite , são transmitidos pela rota fecal-oral e são passadas de pessoa para pessoa por contacto, que entra no corpo no alimento ou água. o HIV é um dos vários vírus transmitidos através contato sexual e por exposição a sangue infectado. A gama de células hospedeiras que um vírus pode infectar é chamado de " gama de hospedeiros ". Isto pode ser estreita ou, como quando um vírus é capaz de infectar muitos espécies, largo.

As infecções virais em animais de provocar uma resposta imune que geralmente elimina o vírus infectante. As respostas imunes também podem ser produzidos por vacinas, que conferem uma artificialmente a imunidade adquirida para a infecção virai específico. No entanto, alguns vírus, incluindo aqueles que causam AIDS e hepatite viral evadir estas respostas imunes e resultar em infecções crônicas. Os antibióticos não têm efeito sobre os vírus, mas vários drogas antivirais têm sido desenvolvidos.

Etimologia

A palavra vem do latim vírus referindo-se veneno e outras substâncias nocivas, usado pela primeira vez em Inglês em 1392. Virulent, de virulentus Latina (venenoso), data de 1400. Um significado de "agente que causa a doença infecciosa" é registrado pela primeira vez em 1728 , antes da descoberta do vírus pela Dmitri Ivanovsky em 1892. O plural é vírus. As datas virais adjectivo para 1948. O termo virião (viriões plural), que data de 1959, também é utilizado para se referir a um único estável de partículas virais, infecciosa que é libertada a partir da célula e é inteiramente capaz de infectar outras células da mesma escreva.

História

Um velho homem, de óculos vestindo um terno e sentado em um banco por uma grande janela. O banco é coberto com pequenos frascos e tubos de ensaio. Na parede atrás dele é um grande relógio à moda antiga, abaixo do qual estão quatro pequenas prateleiras fechadas em que ficam muitas garrafas cuidadosamente rotuladas.
Martinus Beijerinck em seu laboratório em 1921

Louis Pasteur foi incapaz de encontrar um agente causador da raiva e especulou sobre um patógeno pequeno demais para ser detectado utilizando um microscópio. Em 1884, os franceses microbiologista Charles Chamberland inventou um filtro (conhecido hoje como o Chamberland filtro ou filtro de Chamberland-Pasteur) com poros mais pequenos do que as bactérias. Assim, ele pode passar uma solução contendo bactérias através do filtro e removê-los completamente a partir da solução. Em 1892, o biólogo russo Dmitri Ivanovsky usado esse filtro para estudar o que agora é conhecido como o vírus do mosaico do tabaco. Seus experimentos mostraram que extratos de folhas esmagadas de plantas de tabaco infectados permanecem infecciosos após a filtração. Ivanovsky sugeriu a infecção pode ser causada por uma toxina produzida pela bactéria, mas não prosseguiu a idéia. No tempo pensou-se que todos os agentes infecciosos podem ser retidos por filtros e cultivados num meio nutriente - este era parte do teoria do germe da doença. Em 1898, o microbiologista holandês Martinus Beijerinck repetiu os experimentos e tornou-se convencido de que a solução filtrada continha uma nova forma de agente infeccioso. Ele observou que o agente multiplicado apenas nas células que estavam dividindo, mas como seus experimentos não mostraram que ela foi feita de partículas, ele chamou-lhe um contagium vivum fluidum (germe vivo solúvel) e re-introduziu o vírus da palavra. Beijerinck sustentou que os vírus foram líquido na natureza, uma teoria mais tarde desacreditado por Wendell Stanley, que provou que eram partículas. No mesmo ano Friedrich Loeffler e Frosch passou o primeiro vírus animal - agente de Febre Aftosa ( Aphthovirus) - através de um filtro semelhante.

No início do século 20, o bacteriologista Inglês Frederick Twort descoberto um grupo de vírus que infectam bactérias, agora chamada bacteriófagos (ou comumente fagos), eo microbiologista franco-canadense Félix d'Herelle descrito vírus que, quando adicionados a bactérias em ágar, iria produzir áreas de bactérias mortas. Ele diluída com precisão uma suspensão destes vírus e descobriram que as maiores diluições (concentrações mais baixas de vírus), em vez de matar todas as bactérias, formado áreas discretas de organismos mortos. Contando essas áreas e multiplicando pelo factor de diluição lhe permitiu calcular o número de vírus em suspensão original. Os fagos foram anunciada como um tratamento potencial para doenças tais como a febre tifóide e cólera , mas a sua promessa foi esquecida com o desenvolvimento de penicilina. O estudo de fagos fornecida insights sobre o ligar e desligar de genes, e um mecanismo útil para introduzir genes estranhos em bactérias.

Até ao final do século 19, os vírus foram definidas em termos da sua infecciosidade, a sua capacidade de ser filtrada, e o requisito de hospedeiros vivos. Os vírus foram cultivados apenas em plantas e animais. Em 1906, Ross Granville Harrison inventado um método para o cultivo tecido em linfa, e, em 1913, E. Steinhardt, C. israelense, e RA Lambert utilizado este método para crescer vírus vaccinia em fragmentos de tecido corneal de cobaia. Em 1928, a HB Maitland e MC Maitland cresceu vírus vaccinia em suspensões de rins de galinha picada. Seu método não foi amplamente adotada até 1950, quando poliovírus foi cultivado em larga escala para a produção de vacinas.

Outro avanço veio em 1931, quando o patologista americano Ernest William Goodpasture cresceu gripe e vários outros vírus em ovos de galinhas fertilizados. Em 1949, John Franklin Enders, Thomas Weller, e Frederick Robbins cresceu vírus da poliomielite em células de embriões humanos cultivados, o primeiro vírus para ser cultivada sem o uso de tecido animal sólido ou ovos. Este trabalho possibilitou Jonas Salk para efectuar uma eficaz vacina contra a poliomielite.

As primeiras imagens de vírus foram obtidos mediante a invenção microscopia eletrônica em 1931 pelos engenheiros alemães Ernst Ruska e Max Knoll. Em 1935, bioquímico e virologista americana Wendell Meredith Stanley analisou o vírus do mosaico do tabaco e achei que foi composta principalmente de proteínas. Pouco tempo depois, esse vírus foi separado em proteína e RNA partes. O vírus do mosaico do tabaco foi o primeiro a ser cristalizado e a sua estrutura pode, portanto, ser elucidados em pormenor. O primeiro Imagens de difração de raios-X do vírus cristalizado foram obtidos por Bernal e Fankuchen em 1941. Com base nas suas fotos, Rosalind Franklin descobriu a estrutura completa do vírus em 1955. No mesmo ano, Heinz-Fraenkel e Conrat Robley Williams mostrou que o RNA do vírus do mosaico do tabaco purificado e sua proteína de revestimento pode montar por si para formar vírus funcionais, sugerindo que este mecanismo simples foi, provavelmente, o meio pelo qual os vírus foram criados dentro de suas células hospedeiras.

A segunda metade do século 20 foi a era de ouro da descoberta do vírus ea maioria das mais de 2.000 espécies reconhecidas de animais, plantas e bactérias vírus foram descobertos durante estes anos. Em 1957, arterivirus eqüino ea causa da Diarreia viral bovina (a pestivírus) foram descobertos. Em 1963, a vírus da hepatite B foi descoberta por Baruch Blumberg, e em 1965, Howard Temin descrito o primeiro retrovírus. Transcriptase reversa, a chave enzima que os retrovírus usar para traduzir o seu ARN em ADN, foi descrito pela primeira vez em 1970, de forma independente pela Howard Martin Temin e David Baltimore. Em 1983 A equipe de Luc Montagnier no Instituto Pasteur, na França , isolado pela primeira vez os retrovírus agora chamado HIV.

Origins

Os vírus são encontrados onde quer que haja vida e provavelmente já existia desde células evoluiu pela primeira vez vivo. A origem do vírus não é clara, porque eles não formam fósseis, assim técnicas moleculares têm sido usados para comparar o DNA ou RNA do vírus e são um meio útil para investigar como eles surgiram. Existem três principais hipóteses que tentam explicar as origens do vírus:

Hipótese Regressiva
Vírus pode ter sido uma vez que pequenas células parasitados células maiores. Com o tempo, os genes não exigidos pela sua parasitismo foram perdidos. As bactérias rickettsia e clamídia são células que, como vírus, podem reproduzir somente dentro de células hospedeiras vivas. Eles dão suporte a essa hipótese, como sua dependência de parasitismo é provável que tenha causado a perda de genes que lhes permitiu sobreviver fora de uma célula. Isto também é chamado a hipótese de degeneração, ou hipótese de redução.
Hipótese origem celular
Alguns vírus podem ter evoluído a partir de pedaços de ADN ou ARN que "fugitivos" a partir dos genes de um organismo maior. O DNA escapou poderia ter vindo de plasmídeos (pedaços de DNA nu que podem se mover entre as células) ou transposões (moléculas de DNA que se replicam e movimentar-se para posições diferentes dentro dos genes da célula). Uma vez chamados "genes saltadores", transposões são exemplos de elementos genéticos móveis e pode ser a origem de alguns vírus. Eles foram descobertos no milho por Barbara McClintock em 1950. Isso às vezes é chamado a hipótese de vadiagem, ou a hipótese de fuga.
Hipótese de coevolução
Isto também é chamado a hipótese de vírus em primeiro lugar e propõe que os vírus podem ter evoluído a partir de moléculas complexas de proteína e ácido nucleico, ao mesmo tempo que as células apareceu pela primeira vez na Terra, e teria sido dependente de vida celular por bilhões de anos. Viróides são moléculas de RNA que não são classificados como vírus, porque eles não têm uma camada de proteína. No entanto, eles têm características que são comuns a vários vírus e muitas vezes são chamados de agentes subvirais. Viróides são importantes patogénios de plantas. Eles não codificam para proteínas mas interagir com a célula hospedeira e usar a máquina hospedeira para a sua replicação. O vírus da hepatite delta de seres humanos tem um ARN genoma semelhante a viróides, mas tem uma camada de proteína derivada do vírus da hepatite B e não pode produzir um dos seus próprios. É, portanto, um vírus deficiente e não pode replicar sem a ajuda de vírus da hepatite B. De modo semelhante, o sputnik virophage é dependente Mimivírus, que infecta o protozoário Acanthamoeba castellanii. Estes virus que são dependentes da presença de outras espécies de vírus na célula hospedeira são chamados satélites e pode representar intermediários evolutivos de viróides e vírus.

No passado, houve problemas com todas essas hipóteses: a hipótese regressiva não explicar por que mesmo o menor dos parasitas celulares não se parecem com vírus de forma alguma. A hipótese de fuga não explicou as capsids complexas e outras estruturas em partículas de vírus. A hipótese do vírus-violou a primeira definição de vírus em que eles requerem células hospedeiras. Os vírus são agora reconhecidos como antigo e têm origens que pré-data a divergência de vida na três domínios. Esta descoberta levou virologistas modernas para reconsiderar e re-avaliar essas três hipóteses clássicas.

A evidência para uma mundo ancestral de células de RNA e análise de computador de seqüências de DNA virais e do hospedeiro estão dando uma melhor compreensão das relações evolutivas entre diferentes vírus e pode ajudar a identificar os ancestrais dos vírus modernos. Até à data, tais análises não provaram que estas hipóteses é correcta. No entanto, parece pouco provável que todos os vírus actualmente conhecidas têm um antepassado comum, e vírus provavelmente surgiram numerosas vezes no passado por um ou mais mecanismos.

Os priões são moléculas de proteínas infecciosas que não contêm ADN ou ARN. Eles podem causar infecções, tais como scrapie em ovinos, encefalopatia espongiforme bovina ("vaca louca") em bovinos, e doença emaciante crónica dos cervos; em seres humanos doenças priônicas incluem Kuru , Doença de Creutzfeldt-Jakob, e Síndroma de Gerstmann-Straussler-Scheinker. Embora príons são fundamentalmente diferentes de vírus e viróides, sua descoberta dá credibilidade à teoria de que os vírus poderiam ter evoluído a partir de moléculas auto-replicantes.

Microbiologia

Propriedades da Vida

As opiniões divergem sobre se os vírus são uma forma de vida , ou estruturas orgânicas que interagem com os organismos vivos. Eles foram descritos como "organismos na borda da vida", uma vez que eles se assemelham a organismos em que eles possuem genes e evoluem por seleção natural, e se reproduzem, criando várias cópias de si mesmos por meio de auto-montagem. Embora eles têm genes, eles não têm uma estrutura celular, que é muitas vezes visto como a unidade básica da vida. Os vírus não têm a sua própria metabolismo, e necessitam de uma célula hospedeira para fazer novos produtos. Assim, não podem reproduzir-se, naturalmente, do lado de fora de uma célula hospedeira - embora espécies bacterianas tais como a rickettsia e clamídia são considerados organismos vivos, apesar da mesma limitação. Aceite as formas de utilização de vida divisão celular para reproduzir, enquanto os vírus montar espontaneamente dentro das células. Eles diferem de crescimento autônomo de cristais como eles herdam mutações genéticas ao ser sujeita à seleção natural. Virus auto-montagem dentro das células hospedeiras tem implicações para o estudo da origem da vida, uma vez que dá mais credibilidade à hipótese de que a vida poderia ter começado como moléculas orgânicas auto-montagem.

Estrutura

Um desenho que mostra várias moléculas idênticas de proteína que formam um hexigon
Diagrama de como um vírus capsídeo pode ser construído usando várias cópias de apenas duas moléculas de proteína
Estrutura de icosahedral Virus caupi Mosaic

Vírus exibir uma grande diversidade de formas e tamanhos, chamado morfologias. Em geral, os vírus são muito menores do que as bactérias. A maioria dos vírus que foram estudadas têm um diâmetro entre 20 e 300 nanómetros. Alguns filovírus tem um comprimento total de até 1400 nm; seus diâmetros são apenas cerca de 80 nm. A maioria dos vírus não pode ser vista com um microscópio óptico de modo de varrimento e transmissão microscópios eletrônicos são usados para visualizar virions. Para aumentar o contraste entre o vírus eo fundo, elétron-densas "manchas" são usados. Estas são as soluções de sais de metais pesados, tais como o tungsténio , que dispersam os electrões provenientes de regiões cobertas com a mancha. Quando virions são revestidos com mancha (coloração positiva), detalhes finos é obscurecida. Coloração negativa ultrapassa este problema através da coloração apenas o fundo.

Uma partícula de vírus completo, conhecido como um virião, consiste em ácido nucleico rodeado por uma camada protectora de uma proteína chamada capsídeo. Estes são formados a partir de subunidades de proteínas idênticas chamados caps�eros. Os vírus podem ter um lípido "envelope" derivados do hospedeiro membrana celular. A cápside é feita a partir de proteínas codificadas pelo vírus genoma e sua forma serve como base para a distinção morfológica. Subunidades de proteínas codificadas viralmente irá auto-reunir-se para formar uma cápside, em geral, que requer a presença do genoma do vírus. Código vírus complexos para proteínas que contribuem para a construção da sua cápside. As proteínas associadas a ácido nucleico são conhecidos como nucleoproteins, ea associação de proteínas do capsídeo viral com ácido nucleico viral é chamada de nucleocapsid. O capsídeo e estrutura vírus inteiro pode ser mecanicamente (fisicamente) sondado através de microscopia de força atômica. Em geral, existem quatro principais tipos de vírus morfológicas:

Estrutura do vírus do mosaico do tabaco: RNA enrolado em hélice de um sub-unidades de repetição da proteína
Eletromicrografia de icosahedral adenovírus
Vírus do Herpes têm um envelope lipídico
Helicoidal
Estes vírus são compostas por um único tipo de capsomer empilhados em torno de um eixo central para formar uma estrutura helicoidal, que pode ter uma cavidade central ou tubo oco. Esse arranjo resulta em virions em forma de bastonete ou filamentosos: Estes podem ser curtas e altamente rígido, ou longa e muito flexível. O material genético, em, ARN de cadeia simples em geral, mas em alguns casos, ssDNA, está ligado na hélice de proteínas por interacções entre o ácido nucleico carregado negativamente e cargas positivas na proteína. Em geral, o comprimento de uma cápside helicoidal está relacionada com o comprimento do ácido nucleico contido no seu interior e o diâmetro é dependente do tamanho e arranjo dos capsómeros. O vírus do mosaico do tabaco bem estudado é um exemplo de um vírus helicoidal.
Icosahedral
A maioria dos vírus animais são icosahedral ou quase esférico com simetria icosaédrica. Um serviço regular icosaedro é a melhor forma de formar uma concha fechada a partir de sub-unidades idênticas. O número mínimo de capsômeros idênticos necessária é de doze, cada uma composta por cinco subunidades idênticas. Muitos vírus, como o rotavírus, têm mais de doze capsômeros e aparecem esférico mas eles mantêm essa simetria. Capsômeros nos ápices está cercado por outros cinco capsômeros e são chamados pentons. Capsômeros nas faces triangulares são cercados por seis outros e são chamados hexons. Hexons são, em essência plano e pentons, que formam os 12 vértices, são curvas. A mesma proteína pode actuar como a subunidade de ambos os pentâmeros e hexâmeros ou podem ser compostas de proteínas diferentes.
Amplamente difundido
Este é um icosaedro alongada ao longo do eixo de cinco vezes e é um arranjo comum dos chefes de bacteriófagos. Esta estrutura é constituída por um cilindro com uma tampa em cada extremidade.
Envelope
Algumas espécies de vírus envolver-se em uma forma modificada de um dos as membranas das células, quer a membrana exterior que rodeia uma célula hospedeira infectada ou membranas internas como membranas nucleares ou retículo endoplasmático, ganhando, assim, uma bicamada lipídica externa conhecida como um envelope viral. Esta membrana é cravejado com proteínas codificadas pelo genoma viral e genoma do hospedeiro; a membrana lipídica em si e quaisquer hidratos de carbono presentes são originários inteiramente a partir do hospedeiro. O vírus da gripe e HIV usar essa estratégia. A maioria dos vírus de envelope são dependentes do envelope para a sua infecciosidade.
Complexo
Estes vírus possuem uma cápside que não é nem puramente helicoidal nem puramente icosaédrica, e que pode possuir estruturas adicionais, tais como as caudas de proteína ou uma parede externa complexa. Alguns, tais como bacteriófagos Enterobactérias fago T4, têm uma estrutura complexa composta por uma cabeça icosaédrica ligado a uma cauda helicoidal, o qual pode ter um sextavado placa de base com fibras salientes cauda proteína. Esta estrutura actua como uma cauda molecular seringa, para fixar o hospedeiro bacteriano e, em seguida, a injecção do genoma virai na célula.

Os poxvírus são vírus grandes e complexas que têm uma morfologia incomum. O genoma viral está associada com proteínas dentro de uma estrutura do disco central conhecida como um nucleóide. O nucleóide está rodeado por uma membrana e dois corpos laterais de função desconhecida. O vírus tem um envelope externo com uma espessa camada de proteína cravejado sobre sua superfície. Todo o virião é ligeiramente pleiomorphic, variando de forma ovóide ao tijolo. Mimivírus é o maior vírus caracterizado, com um diâmetro da cápside de 400 nm. Filamentos de proteínas que medem 100 nm projeto a partir da superfície. O capsídeo parece hexagonal sob um microscópio eletrônico, portanto, o capsídeo é provavelmente icosahedral. Em 2011, pesquisadores descobriram um vírus maior no fundo do oceano da costa de Las Cruces, Chile . Provisoriamente denominado megavirus chilensis chilensis, ele pode ser visto com um microscópio óptico de base.

Alguns vírus que infectam Archaea têm estruturas complexas que não estão relacionados com qualquer outra forma de vírus, com uma grande variedade de formas incomuns, que vão desde estruturas fusiformes, a vírus que se assemelham a varas em forma de gancho, lágrimas ou até mesmo garrafas. Outros vírus archaeal lembram os bacteriófagos atados, e pode ter várias estruturas de cauda.

Genoma

Diversidade genômica entre os vírus
Propriedade Parâmetros
?cido nucleico
  • DNA
  • RNA
  • Tanto a DNA e RNA (em diferentes fases no ciclo de vida)
Forma
  • Linear
  • Circular
  • Segmentado
CADEIA
  • De cadeia simples
  • Double-stranded
  • De cadeia dupla com as regiões de single-DE CADEIA
Sentido
  • Sentido positivo (+)
  • Sentido negativo (-)
  • Ambisense (+/-)

Uma enorme variedade de estruturas genómicas pode ser observada entre espécies virais; como um grupo, eles contêm diversidade genômica estrutural mais do que plantas, animais, archaea, ou bactérias. Existem milhões de diferentes tipos de vírus, embora apenas cerca de 5.000 deles já foram descritos em detalhe. Um vírus tem genes ou ADN ou ARN e é chamado um vírus de ADN ou um vírus de ARN, respectivamente. A grande maioria dos vírus de ARN tem genomas. Vírus de plantas tendem a ter genomas de ARN de cadeia simples e bacteriófagos tendem a ter genomas de cadeia dupla de ADN.

Genomas virais são circulares, como no poliomavírus, ou linear, como no adenovírus. O tipo de ácido nucleico é irrelevante para a forma do genoma. Entre os vírus de ARN e vírus de ADN determinadas, o genoma é frequentemente dividida em partes separadas, no caso em que é chamado segmentada. Para os vírus de RNA, cada segmento frequentemente códigos para apenas uma proteína e eles são geralmente encontrados juntos em um capsídeo. No entanto, todos os segmentos não são necessárias para estar no mesmo virião para o vírus ser infecciosa, tal como demonstrado pela vírus do mosaico brome e vários outros vírus de plantas.

Um genoma viral, independentemente do tipo de ácido nucleico, é quase sempre ou de cadeia simples ou de cadeia dupla. Genomas de cadeia simples constituído por um ácido nucleico não emparelhado, análogo a um meio de uma escada dividido ao meio. Genomas de cadeia dupla constituído por dois ácidos nucleicos complementares emparelhados, análogo a uma escada. As partículas de vírus de algumas famílias de vírus, tais como os pertencentes à Hepadnaviridae, contém um genoma que é parcialmente de cadeia dupla e parcialmente de cadeia simples.

Para a maioria dos vírus com genomas de ARN e alguns com genomas de cadeia simples de ADN, as cadeias simples são ditos ser tanto positivo-sentido (chamado de plus-fio) ou de sentido negativo (chamado de menos-fio), dependendo se são ou não complementares ao viral RNA mensageiro (mRNA). ARN viral positiva-sentido é no mesmo sentido que o ARNm virai e, assim, pelo menos uma parte do mesmo pode ser imediatamente traduzida pela célula hospedeira. ARN viral negativa-sentido é complementar com o ARNm e, portanto, deve ser convertido para o RNA de sentido positivo de um A ARN-polimerase antes da tradução dependente de ARN. Nomenclatura ADN para vírus com sentido único ADNcs-genómico é semelhante à nomenclatura de ARN, em que a cadeia de codificação para o ARNm viral é complementar a ela (-), e a cadeia não codificante é uma cópia do mesmo (+). No entanto, vários tipos de vírus ssDNA e ssRNA têm genomas que são ambisense em que a transcrição pode ocorrer fora de ambas as vertentes em um double-stranded replicativo intermediário. Exemplos incluem geminivírus, que são vírus de plantas e de ADNcs arenavírus, que são vírus de ssRNA de animais.

O tamanho do genoma varia muito entre as espécies. Os menores genomas virais - os circov�us ssDNA, família Circoviridae - código de apenas duas proteínas e tem um tamanho de genoma de apenas 2 quilobases; o maior - mimiviruses - têm tamanho dos genomas de mais de 1,2 megabases e código para mais de mil proteínas. Em geral, os vírus de ARN possuem tamanhos de genoma menores do que os vírus de ADN, devido a uma taxa de erro mais elevada durante a replicação, e tem um limite de tamanho máximo superior. Para além desse limite, os erros no genoma ao replicar tornar o vírus inútil ou não concorrencial. Para compensar isto, os vírus de ARN, muitas vezes têm genomas segmentados - do genoma é dividido em moléculas mais pequenas - reduzindo assim a possibilidade de que um erro num genoma de um único componente irá incapacitar o genoma inteiro. Em contraste, os vírus de ADN têm, geralmente, maiores genomas por causa da alta fidelidade das suas enzimas de replicação. Vírus de DNA de cadeia simples são uma exceção a esta regra, no entanto, como as taxas de mutação para estes genomas pode se aproximar do extremo do caso do vírus ssRNA.

Uns desenhos animados que mostram como viral genes podem ser embaralhadas para formar novos vírus
Como mudança, ou rearranjo antigênico, podem resultar em novas tensões e altamente patogênicas de gripe humana

Vírus sofrem mudanças genéticas por vários mecanismos. Estes incluem um processo chamado onde deriva genética bases individuais no ADN ou ARN mutar para outras bases. A maioria destes mutações pontuais são "silenciosa" - eles não mudam a proteína que o gene codifica - mas outros podem conferir vantagens evolutivas, tais como a resistência à drogas antivirais. Mudança antigênica ocorre quando há uma mudança importante no genoma do vírus. Isto pode ser um resultado de recombinação ou rearranjo. Quando isso acontece com os vírus da gripe, pandemias pode resultar. Vírus de ARN, muitas vezes existe como quasispecies ou enxames de vírus da mesma espécie, mas com um pouco diferentes sequências do genoma de nucleósido. Tais quasispecies são um alvo principal para a seleção natural.

Genomas segmentados conferir vantagens evolucionárias; diferentes cepas de um vírus com um genoma segmentado pode embaralhar e combinar genes e produzir descendência ou vírus (descendentes) que têm características únicas. Isto é chamado rearranjo ou sexo viral.

A recombinação genética é o processo pelo qual uma cadeia de DNA é quebrado e, em seguida, juntou-se à extremidade de uma molécula de DNA diferente. Isso pode ocorrer quando os vírus infectam as células simultaneamente e estudos de evolução viral têm mostrado que a recombinação tem sido galopante nas espécies estudadas. A recombinação é comum a ambos os vírus de ARN e de ADN.

Ciclo de replicação

Populações virais não crescem através de divisão celular, porque eles são acelular. Em vez disso, eles utilizam a maquinaria e o metabolismo de uma célula hospedeira para produzir múltiplas cópias de si mesmos, e se reúnem na célula.

Um ciclo de replicação do vírus típico
Alguns bacteriófagos injetar sua genomas em células bacterianas (sem escala)

O ciclo de vida do vírus difere muito entre espécies mas existem seis etapas fundamentais do ciclo de vida do vírus:

  • Anexo é uma ligação específica entre proteínas da cápside viral e receptores específicos na superfície celular do hospedeiro. Esta especificidade determina a gama de hospedeiros do vírus. Por exemplo, o HIV infecta uma gama limitada de humano leucócitos. Isto porque a sua proteína de superfície, gp120, interage especificamente com a Molécula CD4 - um receptor de quimiocina - que é mais vulgarmente encontrados na superfície de CD4 + Células-T. Este mecanismo tem evoluído para favorecer os vírus que infectam apenas células nas quais eles são capazes de replicação. Anexo ao receptor pode induzir a proteína do envelope viral sofrem alterações que resultam na fusão das membranas virais e celulares, ou alterações de proteínas sem envelope de superfície do vírus que permitem a entrada do vírus.
  • Penetração seguinte anexo: Virions entrar na célula hospedeira através mediada receptor- endocitose ou a fusão da membrana. Isso é muitas vezes chamado a entrada viral. A infecção de células fúngicas das plantas e é diferente da das células animais. As plantas têm uma parede celular rígida feita de celulose, e um de quitina de fungos, então a maioria dos vírus pode entrar essas células apenas depois de trauma para a parede celular. No entanto, quase todos os vírus de plantas (tais como o vírus do mosaico do tabaco) pode também mover-se directamente a partir de uma célula para outra, sob a forma de complexos nucleoproteicos de cadeia simples, através de poros chamados plasmodesmata. Bactérias, tal como plantas, têm paredes celulares fortes que um vírus deve brecha para infectar as células. No entanto, dado que as paredes de células bacterianas são muito menos espessa do que as paredes celulares da planta, devido ao seu tamanho muito menor, alguns vírus desenvolveram mecanismos que injectam seu genoma na célula bacteriana através da parede da célula, enquanto que a cápside virai permanece fora.
  • Desencapsulamento é um processo em que a cápside virai é removido: Esta pode ser feita por degradação por enzimas ou enzimas virais ou do hospedeiro por dissociação simples; o resultado final é a libertação do ácido nucleico genómico virai.
  • A replicação do vírus envolve principalmente a multiplicação do genoma. A replicação envolve a síntese de RNA mensageiro viral (mRNA) de "precoces" genes (com excepções para os vírus de RNA sentido positivo), viral a síntese de proteínas, possível a montagem de proteínas virais, em seguida, a replicação do genoma viral mediada por expressão da proteína precoce ou reguladora. Isto pode ser seguido, por vírus com genomas complexos maiores, por um ou mais ciclos adicionais de síntese de ARNm: "tardia" expressão do gene é, em geral, de proteínas estruturais ou de viriões.
  • Após a montagem auto-mediada estrutura das partículas virais, alguma modificação das proteínas, muitas vezes ocorre. Em vírus como o HIV, esta modificação (por vezes chamado de maturação) ocorre após o vírus ter sido libertado a partir da célula hospedeira.
  • Os vírus podem ser libertados a partir da célula hospedeira através lise, um processo que mata a célula pelo rebentamento da membrana e a sua parede celular, se presente: Esta é uma característica de muitas bactérias e alguns vírus animais. Alguns vírus sofrem um ciclo lisogênico onde o genoma virai é incorporado por recombinação genética em um lugar específico no cromossoma do hospedeiro. O genoma virai é então conhecida como um " provírus "ou, no caso de um bacteriófagos" .. profago "Sempre que as divisões do hospedeiro, o genoma virai é também replicado O genoma virai é na maior parte silenciosa dentro do hospedeiro, no entanto, em algum ponto, o provírus ou profago pode dar origem a vírus activo, que pode lisar as células hospedeiras Envolvido. vírus (por exemplo, HIV) tipicamente são libertados a partir da célula hospedeira através brotação. Durante este processo, o vírus adquire seu invólucro, o qual é uma parte modificada do plasma do hospedeiro ou outra membrana, interna.

O material genético dentro de partículas virais, e o método pelo qual o material é replicado, varia consideravelmente entre os diferentes tipos de vírus.

Vírus de ADN
A replicação do genoma da maioria dos vírus de ADN tem lugar na célula de núcleo. Se a célula tem o receptor apropriado na sua superfície, estes vírus entrar na célula, por vezes, por fusão directa com a membrana celular (por exemplo, vírus de herpes) ou - mais geralmente - por endocitose mediada pelo receptor. A maioria dos vírus de DNA são totalmente dependentes de DNA da célula hospedeira e RNA síntese máquinas e máquinas de processamento de RNA; no entanto, os vírus com genomas maiores podem codificar muito deste máquinas si. Em eucariotas o genoma viral deve atravessar membrana nuclear da célula para aceder a esta máquina, enquanto nas bactérias que só necessitam de entrar na célula.
Vírus de ARN
A replicação realiza-se geralmente no citoplasma. Vírus de ARN pode ser colocada em quatro grupos diferentes de acordo com os seus modos de replicação. O polaridade (ou não pode ser utilizado directamente por ribossomas para fazer proteínas) de vírus de ARN de cadeia simples determina em grande parte o mecanismo de replicação; O outro critério importante é se o material genético é de cadeia simples ou de cadeia dupla. Todos os vírus de RNA usar suas próprias enzimas RNA replicase para criar cópias de seus genomas.
Reverter vírus transcrever
Estes têm ssRNA ( Retroviridae, Metaviridae, Pseudoviridae) ou dsDNA ( Caulimoviridae , e Hepadnaviridae ) nas suas partículas. Reverter vírus transcrever com genoma de RNA (retrovírus), use um intermediário de DNA para replicar, enquanto aqueles com genomas de DNA (pararetroviruses) usar um intermediário de RNA durante a replicação do genoma. Ambos os tipos de usar uma transcriptase reversa, ou enzima polimerase de ADN dependente de ARN, para levar a cabo a conversão do ácido nucleico. Os retrovírus integram o DNA produzido por transcrição reversa no genoma do hospedeiro, como um pró-vírus como parte do processo de replicação; pararetroviruses não, embora as cópias integradas do genoma de plantas especialmente pararetroviruses pode dar origem a vírus infeccioso. Eles são susceptíveis a drogas antivirais que inibem a enzima transcriptase reversa, por exemplo, zidovudina e lamivudina. Um exemplo do primeiro tipo é o HIV, que é um retrovírus. Os exemplos do segundo tipo são o Hepadnaviridae , que inclui o vírus da hepatite B.

Efeitos sobre a célula hospedeira

A gama de efeitos estruturais e bioquímicas que os vírus têm sobre a célula hospedeira é extensa. Estes são chamados efeitos citopáticos . A maioria das infecções por vírus, eventualmente, resultar na morte da célula hospedeira. As causas de morte incluem a lise de células, alterações de membrana da superfície da célula e apoptose. frequentemente a morte celular é provocada pela supressão das suas actividades normais por causa da supressão por proteínas específicas do vírus, sendo que nem todas são componentes da partícula do vírus.

Alguns vírus não causam alterações aparentes para a célula infectada. As células em que o vírus é mostrar alguns sinais latentes e inativos de infecção e, muitas vezes funcionar normalmente. Isto provoca infecções persistentes do vírus e é frequentemente dormente durante muitos meses ou anos. Este é frequentemente o caso com os vírus de herpes. Alguns dos vírus, tais como vírus de Epstein-Barr, pode levar as células a proliferar sem causar malignidade, enquanto outros, tais como vírus do papiloma, são causas do cancro estabelecido.

Gama de hospedeiros

Os vírus são de longe as entidades biológicas mais abundantes na Terra e que eles superam todos os outros juntos. Eles infectar todos os tipos de vida celular, incluindo plantas, animais, bactérias e fungos. No entanto, diferentes tipos de vírus pode infectar apenas uma gama limitada de hospedeiros e muitos são espécie-específicos. Alguns, tais como vírus da varíola, por exemplo, pode infectar apenas uma espécie - neste caso os seres humanos, e são referidos como tendo uma estreita gama de hospedeiros. Outros vírus, como o vírus da raiva, pode infectar diferentes espécies de mamíferos e diz-se que tem uma ampla gama. Os vírus que infectam as plantas são inofensivos para animais, e a maioria dos vírus que infectam outros animais são inofensivos para os humanos. A gama de hospedeiros de alguns bacteriófagos é limitada a uma única estirpe de bactérias e que pode ser usada para identificar a fonte de focos de infecção por um método chamado fagotipificação.

Classificação

A classificação visa descrever a diversidade de vírus nomeando e agrupando-os com base em semelhanças. Em 1962, André Lwoff, Robert Horne, e Paul Tournier foram os primeiros a desenvolver um meio de classificação de vírus, com base no sistema hierárquico de Linnaean. Este sistema baseia a classificação na filo, classe, ordem, família, gênero e espécie . Os vírus foram agrupados de acordo com suas propriedades compartilhadas (não as de seus anfitriões) e do tipo de ácido nucleico formando seus genomas. Mais tarde, o Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus foi formado. No entanto, os vírus não são classificados com base no filo ou classe, como seu tamanho do genoma pequeno e alta taxa de mutação faz com que seja difícil determinar a sua ascendência além Ordem. Como tal, a Classificação Baltimore é utilizado para completar a hierarquia mais tradicional.

Classificação ICTV

O Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) desenvolveu o sistema de classificação atual e escreveu diretrizes que colocar um peso maior sobre certas propriedades de vírus para manter a uniformidade da família. A taxonomia unificada (um sistema universal para vírus classificar) foi estabelecida. O sétimo Relatório lCTV formalizada pela primeira vez, o conceito das espécies de vírus como o menor taxon (grupo) numa hierarquia de ramificação dos taxa viral. No entanto, no presente apenas uma pequena parte da diversidade total de vírus foi estudada, com as análises de amostras de seres humanos constatação de que cerca de 20% das sequências de vírus recuperados não têm sido vistos antes, e amostras do meio ambiente, tais como a partir de água do mar e sedimentos oceânicos, considerando que a grande maioria das seqüências são completamente nova.

A estrutura taxonómica geral é como se segue:

Order (-virales)
Família (-viridae)
Subfamília (-virinae)
Género(-virus)
Espécies(-virus)

Na atual (2011) ICTV taxonomia, seis ordens foram estabelecidas, o Caudovirales, Herpesvirales, Mononegavirales, Nidovirales, picornavirales e tymovirales. Uma sétima ordem Ligamenvirales também foi proposto. A comissão não formalmente distinguir entre subespécies, estirpes e isolados. No total, há 6 ordens, 87 famílias, 19 subfamílias, 349 gêneros, cerca de 2284 espécies e mais de 3.000 tipos ainda não classificada.

Classificação Baltimore

A diagram showing how the Baltimore Classification is based on a virus's DNA or RNA and method of mRNA synthesis
A classificação dos vírus Baltimore baseia-se no método de viralsíntese de ARNm.

O Biólogo vencedor do Prêmio Nobel David Baltimore concebeu o sistema de classificação de Baltimore. O sistema de classificação ICTV é usado em conjunção com o sistema de classificação em Baltimore vírus classificação moderna.

A classificação dos vírus Baltimore baseia-se no mecanismo de produção de ARNm. Vírus deve gerar mRNAs de seus genomas para produzir proteínas e se replicar, mas diferentes mecanismos são utilizados para conseguir isso em cada família de vírus. Genomas virais podem ser de cadeia simples (ss) ou de cadeia dupla (ds), o ARN ou ADN, e podem ou não podem utilizar a transcriptase inversa (RT). Além disso, vírus ssRNA pode ser sentido (+) ou anti-sentido (-). Esta classificação coloca vírus em sete grupos:

  • EU: dsDNA vírus(por exemplo,adenovírus,vírus do herpes,poxvírus)
  • II: vírus ssDNA(+) DNA sentido (por exemploParvoviruses)
  • III: dsRNA vírus(por exemplo,reovirus)
  • IV: (+) Vírus de ssRNA(+) RNA de sentido (por exemplo,picornavírus,togavírus)
  • V: (-) SsRNA vírus(-) RNA sentido (por exemplo,ortomixovírus,Rabdovírus)
  • VI: vírus ssRNA-RT(+) RNA sentido com DNA intermediário no ciclo de vida (por exemplo,Retrovírus)
  • VII: vírus dsDNA-RT(por exHepadnaviruses)

Como um exemplo de classificação viral, a varicela vírus, varicela zoster (VZV), pertence à ordem Herpesvirales, família Herpesviridae , subfamília Alphaherpesvirinae e gênero Varicellovirus . VZV é no Grupo I da Classificação Baltimore, porque é um vírus de dsDNA que não utiliza a transcriptase reversa.

Papel na doença humana

A photograph of the upper body of a man labelled with the names of viruses that infect the different parts
Visão geral dos principais tipos de infecção viral e as espécies mais notáveis ​​envolvidos

Exemplos de doenças humanas comuns causadas por vírus incluem o resfriado comum , gripe, catapora e herpes labial. Muitas doenças graves, como o ebola, AIDS , gripe aviária e SARS são causadas por vírus. A capacidade relativa dos vírus para causar doença é descrita em termos de virulência. Outras doenças estão sob investigação para saber se eles também têm um vírus como o agente causador, como a possível conexão entre o herpesvírus humano 6 (HHV-6) e doenças neurológicas, como a esclerose múltipla e síndrome de fadiga crônica. Há controvérsia sobre se o bornavirus, previamente pensado para causar doenças neurológicas em cavalos, poderia ser responsável por doenças psiquiátricas nos seres humanos.

Os vírus têm diferentes mecanismos pelos quais eles produzem doença em um organismo, o que depende em grande parte das espécies virais. Mecanismos a nível celular incluem, principalmente, a lise celular, a morte aberto quebrando e subsequente da célula. Em organismos multicelulares, células suficientes se morrer, todo o organismo começa a sofrer os efeitos. Embora os vírus causam ruptura de saudável homeostase, o que resulta em doença, eles podem existir relativamente inofensiva dentro de um organismo. Um exemplo incluiria a capacidade de o vírus do herpes simplex, o que provoca feridas na boca, manter-se num estado latente dentro do corpo humano. Isto é chamado de latência e é uma característica dos vírus de herpes, incluindo o vírus de Epstein-Barr, o qual causa a febre glandular, e vírus da varicela zoster, o que causa a varicela e telhas. a maioria das pessoas foram infectadas com pelo menos um destes tipos de vírus do herpes. No entanto, estes vírus latentes pode por vezes ser benéfico, pois a presença do vírus pode aumentar a imunidade contra agentes patogénicos bacterianos, tais como Yersinia pestis .

Alguns vírus podem causar ao longo da vida ou infecções crónicas, onde os vírus continuam a replicar no corpo apesar dos mecanismos de defesa do hospedeiro. Isto é comum em infecções de vírus da hepatite B e vírus da hepatite C. As pessoas cronicamente infectadas são conhecidos como veículos, uma vez que servem como reservatórios do vírus infeccioso. Em populações com uma proporção elevada de transportadores, a doença está a ser dito endêmica.

Epidemiologia

Viral epidemiologia é o ramo da ciência médica que lida com a transmissão e controle de infecções por vírus em seres humanos. Transmissão de vírus pode ser vertical, o que significa de mãe para filho, ou horizontal, o que significa de pessoa para pessoa. Exemplos de transmissão vertical incluem vírus da hepatite B e HIV, onde o bebê já nasce infectado com o vírus. Outra, mais raro, o exemplo é o vírus varicela zoster, que, apesar de causar infecções em seres humanos relativamente suaves, pode ser fatal para o feto e recém-nascido.

A transmissão horizontal é o mecanismo mais comum de propagação de vírus em populações. A transmissão pode ocorrer quando: fluidos corporais são trocados durante a actividade sexual, por exemplo, o HIV; sangue é trocado por transfusão contaminado ou compartilhamento de agulhas, por exemplo, a hepatite C; troca de saliva por via oral, por exemplo, vírus de Epstein-Barr; alimentos ou água contaminados é ingerida, por exemplo, norovírus; aerossóis que contêm os viriões são inalados, por exemplo, vírus da gripe; e vectores de insectos, tais como mosquitos penetrar na pele de um hospedeiro, por exemplo, da dengue. A taxa ou velocidade de transmissão de infecções virais depende de fatores que incluem a densidade populacional, o número de indivíduos susceptíveis, (isto é, aqueles que não estão imunes), a qualidade dos cuidados de saúde e ao clima.

Epidemiologia é usada para interromper a cadeia de infecção em populações durante surtos de doenças virais. medidas de controlo são utilizados, que são baseadas no conhecimento de como o vírus é transmitido. É importante encontrar a fonte, ou fontes, do surto e identificar o vírus. Uma vez que o vírus tenha sido identificado, a cadeia de transmissão, por vezes, pode ser quebrado por meio de vacinas. Quando as vacinas não estão disponíveis, saneamento e desinfecção pode ser eficaz. Muitas vezes, as pessoas infectadas estão isolados do resto da comunidade, e aqueles que tenham sido expostos ao vírus são colocados em quarentena. Para controlar a surto de Febre Aftosa em bovinos na Grã-Bretanha em 2001, milhares de bovinos foram abatidos. A maioria das infecções virais de seres humanos e outros animais têm períodos de incubação, durante o qual a infecção provoca nenhuns sinais ou sintomas. Os períodos de incubação de doenças virais variar de alguns dias a semanas, mas são conhecidos para a maioria das infecções. Um pouco de sobreposição, mas, principalmente, a seguir ao período de incubação, há um período de transmissibilidade - um momento em que um indivíduo ou animal infectado é contagioso e pode infectar uma outra pessoa ou animal. Isto, também, é conhecida para muitas infecções virais, e o conhecimento do comprimento de ambos os períodos é importante no controlo de surtos. Quando surtos causar uma proporção invulgarmente elevada de casos em uma população, comunidade ou região, eles são chamados epidemias. Se focos se espalhou pelo mundo, eles são chamados pandemias.

Epidemias e pandemias

An electron micrograph of the virus that caused Spanish influenza
Imagem de microscópio eletrônico de transmissão de um recriada1918 vírus da gripe

Populações nativas americanas foram devastadas por doenças contagiosas, em especial, a varíola , trazida para as Américas pelos colonizadores europeus. Não está claro como muitos nativos americanos foram mortos por doenças estrangeiras depois da chegada de Colombo à América, mas os números foram estimadas em cerca de 70% da população indígena. O dano causado por esta doença auxiliado significativamente tentativas europeias para deslocar e conquistar a população nativa.

A pandemia é uma epidemia mundial. O pandemia de gripe de 1918, que durou até 1919, foi uma pandemia categoria 5 gripe causada por uma gripe invulgarmente grave e mortal Um vírus. As vítimas muitas vezes eram adultos jovens e saudáveis, em contraste com a maioria dos surtos de gripe, que afetam predominantemente os pacientes jovens, idosos, ou de outra forma-enfraquecidos. Estimativas mais velhos dizem que matou 40-50 milhões de pessoas, enquanto a pesquisa mais recente sugere que ele pode ter matado até 100 milhões de pessoas, ou 5% da população do mundo em 1918.

A maioria dos pesquisadores acreditam que o HIV se originou na África Subsaariana durante o século 20; é agora uma pandemia, com uma estimativa de 38,6 milhões de pessoas agora vivem com a doença em todo o mundo. O Conjunto das Nações Unidas Programa sobre HIV / Aids (UNAIDS) ea Organização Mundial da Saúde estimativa (OMS) de que a SIDA já matou mais de 25 milhões de pessoas, uma vez que foi reconhecida pela primeira vez em 05 de junho de 1981, tornando-se uma das epidemias mais destrutivas na história gravada. Em 2007, havia 2,7 milhões de novas infecções pelo HIV e 2 milhões de mortes relacionadas com o HIV.

An electron micrograph of the filamentous Marburg virus
Vírus de Marburg

Vários patógenos virais altamente letais são membros da Filoviridae . Filovírus são vírus semelhantes a filamentos que causam febre hemorrágica viral, e incluem o ebola e marburg vírus. O vírus Marburg atraiu ampla atenção da imprensa em abril de 2005 para um surto em Angola . Começando em outubro de 2004 e que continua em 2005, o surto foi pior epidemia mundial de qualquer tipo de febre hemorrágica viral.

Câncer

Os vírus são uma causa de estabelecido o cancro em seres humanos e outras espécies. Cancros virais ocorrem apenas em uma minoria de pessoas infectadas (ou animais). Vírus de câncer vêm de uma variedade de famílias de vírus, incluindo ambos os vírus RNA e DNA, e assim não há nenhum tipo de " oncovírus "(um termo obsoleto originalmente usado para retrovírus forma aguda transformando). O desenvolvimento do cancro é determinada por uma variedade de factores, tais como a imunidade do hospedeiro e mutações no hospedeiro. Os vírus aceites para provocar cancros humanos incluem alguns genótipos de papilomavírus humano, vírus da hepatite B, vírus da hepatite C, Vírus de Epstein-Barr, vírus do herpes associado ao sarcoma de Kaposi e vírus T-linfotrópico humano. O vírus do câncer humano mais recentemente descoberto é um polyomavirus ( polyomavirus de células de Merkel) que faz com que a maioria dos casos de uma forma rara de câncer de pele chamado carcinoma de células de Merkel. Vírus da hepatite pode evoluir para uma infecção viral crônica que leva ao câncer de fígado . A infecção por vírus T-linfotrópico humano pode levar a paraparesia espástica tropical e leucemia de células T adultas. Os papilomavírus humanos são uma causa comprovada de câncer de colo do útero, pele, ânus, e pênis. Dentro do Herpesviridae , herpesvírus associado ao sarcoma de Kaposi causa do sarcoma e cavidade do corpo linfoma de Kaposi, e vírus Epstein-Barr faz com linfoma de Burkitt, linfoma de Hodgkin, B doença linfoproliferativa e carcinoma nasofaríngeo. Merkel polyomavirus célula intimamente relacionado com polyomaviruses SV40 e do rato que têm sido utilizados como modelos animais para vírus de câncer há mais de 50 anos.

Anfitrião mecanismos de defesa

A primeira linha de defesa do corpo contra vírus é o sistema imune inato. Este compreende células e outros mecanismos de defesa do hospedeiro contra a infecção de uma forma não específica. Isto significa que as células do sistema inato reconhecer e responder a, agentes patogénicos de uma forma genérica, mas, ao contrário do sistema imunitário adaptativo, que não confere imunidade de longa duração ou de protecção para o hospedeiro.

Interferência RNA é uma importante defesa inata contra vírus. Muitos vírus têm uma estratégia de replicação que envolve double-stranded RNA (dsRNA). Quando um tal vírus infecta uma célula, ele liberta a sua molécula de ARN ou de moléculas, que se ligam de imediato a um chamado complexo proteico Dicer que corta o ARN em pedaços menores. Uma via bioquímica chamado o complexo RISC é activado, o que degrada o ARNm viral e a célula sobrevive à infecção. Os rotavírus evitar este mecanismo por perda do revestimento não totalmente no interior da célula e através da libertação de ARNm recém-produzida através dos poros da cápside interna da partícula. O ARNcd genómico permanece protegida no interior do núcleo do virião.

Quando o sistema imune adaptativo de um vertebrado encontrar um vírus, que produz específicos anticorpos que se ligam ao vírus e muitas vezes os tornar não infecciosa. Isto é chamado imunidade humoral. Dois tipos de anticorpos são importantes. O primeiro, chamado de IgM, é altamente eficaz na neutralização de vírus, mas é produzido pelas células do sistema imunitário única para algumas semanas. O segundo, chamado de IgG, é produzido indefinidamente. A presença de IgM no sangue do hospedeiro é utilizada para testar para a infecção aguda, enquanto que a IgG indica uma infecção algures no passado. Anticorpo IgG é medida quando os testes para a imunidade são realizadas.

Os anticorpos podem continuar a ser um mecanismo de defesa eficaz, mesmo depois de vírus conseguiram ganhar a entrada para a célula hospedeira. Uma proteína que é, em células, chamadas TRIM21, pode unir-se aos anticorpos sobre a superfície da partícula do vírus. Este prepara o posterior destruição do vírus pelas enzimas da célula sistema proteosome.

Two spherical rotavirus particles, one is coated with antibody which looks like many small birds, regularly spaced on the surface of the virus
Dois rotavírus: o da direita é revestido com anticorpos que impedem a sua fixação às células e infectá-las

Uma segunda defesa de vertebrados contra vírus é chamado a imunidade mediada por células e envolve células imunes conhecidas como células T. As células do organismo exibir constantemente os seus fragmentos curtos de proteínas na superfície da célula, e, se uma célula T reconhece um fragmento virai há suspeita, a célula hospedeira é destruído por T assassinas de células e as células T específicas do vírus proliferar. As células tais como o macrófago são especialistas neste a apresentação de antigénio. A produção de interferão é um importante mecanismo de defesa do hospedeiro. Este é um hormônio produzido pelo corpo quando os vírus estão presentes. O seu papel na imunidade é complexo; que, eventualmente, pára os vírus se reproduzam por matar a célula infectada e seus vizinhos mais próximos.

Nem todas as infecções por vírus de produzir uma resposta imunitária protectora dessa maneira. HIV evade o sistema imunitário por constantemente a mudar a sequência de aminoácidos das proteínas na superfície do virião. Estes vírus persistentes fugir ao controlo imunitário por sequestro, o bloqueio da apresentação de antígenos, resistência citocina, evasão de atividades de células natural killer, escapar de apoptose, e mudança antigênica. Outros vírus, chamados de vírus neurotrópico , são disseminadas pela propagação neural, onde o sistema imunológico pode ser incapaz de alcançá-los.

Prevenção e tratamento

Como os vírus utilizar vias metabólicas vitais dentro de células hospedeiras para replicar, eles são difíceis de eliminar, sem o uso de drogas que causam efeitos tóxicos para as células hospedeiras, em geral. As aproximações médicas mais eficazes para as doenças virais são as vacinações para conferir imunidade à infecção, e drogas anti-virais que interferem selectivamente com a replicação virai.

Vacinas

A vacinação é uma forma barata e eficaz de prevenção de infecções por vírus. As vacinas foram usados para prevenir as infecções virais muito antes da descoberta dos vírus reais. A sua utilização tem resultado em um declínio dramático na morbidade (doença) e mortalidade (morte) associados a infecções virais, tais como poliomielite , sarampo , caxumba e rubéola . Infecções de varíola foram erradicadas. As vacinas estão disponíveis para prevenir as infecções virais mais de treze dos seres humanos, e mais são usados ​​para prevenir as infecções virais de animais. As vacinas podem consistir de vírus vivos atenuados ou mortos ou proteínas virais ( antigénios). As vacinas vivas contêm formas do vírus, que não causam a doença, mas, no entanto, conferem imunidade enfraquecida. Tais vírus são chamados atenuada. As vacinas vivas podem ser perigosos quando administrado a pessoas com imunidade fraca, (que são descritos como imunocomprometidos), porque nessas pessoas, o vírus enfraquecido pode causar a doença original. Técnicas de biotecnologia e engenharia genética são utilizados para produzir vacinas de subunidades. Estas vacinas utilizar apenas as proteínas do capsídeo do vírus. Vacina contra a hepatite B é um exemplo deste tipo de vacina. As vacinas de subunidades são seguras para pacientes imunocomprometidos, porque eles não podem causar a doença. A febre amarela vacina de vírus, uma estirpe viva atenuada denominada 17D, é provavelmente a vacina mais segura e mais eficaz já gerado.

Os medicamentos antivirais

Guanosine
O análogo de guanosina Aciclovir

Os medicamentos antivirais são freqüentemente análogos de nucleosídeos, (blocos de construção de DNA falso), os vírus equivocadamente incorporar em seus genomas durante a replicação. O ciclo de vida do vírus é então interrompida porque o ADN recém-sintetizado é inactivo. Isto acontece porque estes análogos faltam os grupos hidroxilo, que, juntamente com fósforo átomos, ligação em conjunto para formar a "espinha dorsal" forte da molécula de DNA. Isto é chamado de DNA de terminação da cadeia. Exemplos de análogos de nucleósidos são aciclovir para infecções do vírus herpes simplex e lamivudina para o HIV e Hepatite B infecções. O aciclovir é uma das drogas antivirais mais antigos e mais frequentemente prescritos. Outros fármacos antivirais em utilização alvo diferentes estágios do ciclo de vida viral. O HIV é dependente de uma enzima proteolítica a chamada HIV-1 protease para se tornar totalmente infeccioso. Há uma grande classe de fármacos chamados inibidores da protease que inactivam este enzima.

A hepatite C é causada por um vírus de RNA. Em 80% das pessoas infectadas, a doença é crónica, e sem tratamento, eles estão infectadas durante o resto das suas vidas. No entanto, existe actualmente um tratamento eficaz que utiliza o medicamento análogo nucleósido combinado com ribavirina interferão. O tratamento da crónicas portadores do vírus da hepatite B utilizando uma estratégia semelhante, utilizando lamivudina tem sido desenvolvido.

Infecção em outras espécies

Vírus infectam toda a vida celular e, embora os vírus ocorrem universalmente, cada espécie de celular tem sua própria gama específica que muitas vezes infectar espécies só isso. Alguns vírus, chamados de satélites, pode replicar somente dentro de células que já foram infectados por um outro vírus. Os vírus são importantes patógenos de gado. Doenças como a Febre Aftosa e da febre catarral ovina são causadas por vírus. Animais de companhia tais como gatos, cães, cavalos e, se não vacinados, são susceptíveis a infecções virais graves. parvovírus canino é causada por um pequeno vírus de ADN e infecções são muitas vezes fatal em filhotes. Como todos os invertebrados , a abelha é suscetível a muitas infecções virais. No entanto, a maioria dos vírus coexistir sem causar danos no seu hospedeiro e causar quaisquer sinais ou sintomas de doença.

Vírus de plantas

Pimentas infectadas pelo vírus do mosqueado suave

Existem muitos tipos de vírus de planta, mas, muitas vezes eles causam apenas uma perda de rendimento, e que não é economicamente viável tentar controlá-los. Vírus de plantas são muitas vezes transmitida de planta para planta por organismos , conhecidos como vetores . Estes são normalmente os insectos, mas alguns fungos , vermes nematóides , e organismos unicelulares foram mostrados para ser vectores. Quando o controle de infecções do vírus da planta é considerada econômico, por frutas perenes, por exemplo, os esforços estão concentrados em matar os vetores e remoção de hospedeiros alternativos, tais como ervas daninhas. Vírus de plantas não podem infectar os seres humanos e outros animais, porque eles podem reproduzir apenas em células de plantas vivas.

As plantas têm mecanismos de defesa elaboradas e eficazes contra o vírus. Um dos mais eficazes é a presença dos chamados genes de resistência (R). Cada gene R confere resistência a um vírus em particular, desencadeando áreas localizadas de morte celular em torno da célula infectada, o que pode ser visto a olho nu como grandes manchas. Isso interrompe a infecção se espalhe. Interferência de ARN é também uma defesa eficaz em plantas. Quando eles são contaminados, plantas produzem frequentemente desinfectantes naturais que matam os vírus, tais como ácido salicílico, óxido nítrico, e moléculas de oxigénio reactivas.

Partículas de vírus de plantas ou partículas semelhantes a vírus (VLPs) tem aplicações tanto em biotecnologia e nanotecnologia. As cápsides de a maioria dos vírus de plantas são estruturas simples e robustos e pode ser produzido em grandes quantidades, quer pela infecção de plantas ou por expressão numa variedade de sistemas heterólogos . Partículas de vírus de plantas podem ser geneticamente modificados quimicamente e para encapsular materiais estranhos e pode ser incorporado em estruturas supramoleculares para utilização em biotecnologia.

Bactérias

An electron micrograph showing a portion of a bacterium covered with viruses
Micrografia de transmissão electrónica de vários bacteriófagos ligados a uma parede celular bacteriana

Os bacteriófagos são um grupo comum e diverso de vírus e são a forma mais abundante da entidade biológica em ambientes aquáticos - não são até dez vezes mais destes vírus nos oceanos do que há bactérias, atingindo níveis de bacteriófagos 250 milhões por mililitro de água do mar. Estes vírus infectam bactérias específicas através da ligação a superfície moléculas receptoras e, em seguida, entrar na célula. Dentro de um curto espaço de tempo, em alguns casos, a poucos minutos, bacteriana polimerase viral começa a tradução do mRNA em proteína. Estas proteínas passam a se tornar tanto os novos viriões no interior da célula, proteínas auxiliares, que ajudam a montagem de novos viriões, ou de proteínas envolvidas na lise celular. Viral enzimas ajuda na ruptura da membrana celular, e, no caso de o fago T4, em pouco mais de 20 minutos após a injecção de mais de trezentos fagos pode ser libertada.

As principais vias bactérias se defender de bacteriófagos é através da produção de enzimas que destroem o ADN estranho. Estas enzimas, chamadas enzimas de restrição, retira-se o ADN viral que bacteriófagos injetar células bacterianas. As bactérias também conter um sistema que usa sequências CRISPR para reter os fragmentos do genoma de vírus que as bactérias tenham entrado em contacto com, no passado, o que lhes permite bloquear a replicação do vírus através de uma forma de Interferência de ARN. Este sistema de genética fornece bactérias com imunidade adquirida à infecção.

Archaea

Alguns vírus se replicar dentro archaea: estes são vírus de DNA de fita dupla com formas inusitadas e, por vezes únicas. Estes vírus têm sido estudados em maior detalhe na archaea termofílica, particularmente a ordens Sulfolobales e Thermoproteales. Defesas contra estes vírus pode envolver interferência de RNA a partir de sequências de DNA repetitivas dentro dos genomas Arqueano que estão relacionados com os genes dos vírus.

Papel nos ecossistemas aquáticos

Uma colher de chá de água do mar contém cerca de um milhão de vírus. Eles são essenciais para a regulação da água salgada e de água doce ecossistemas. A maior parte destes vírus são os bacteriófagos, que são inofensivas para as plantas e animais. Eles infectar e destruir as bactérias em comunidades microbianas aquáticos, compreendendo o mecanismo mais importante de reciclagem de carbono no ambiente marinho. As moléculas orgânicas libertadas das células bacterianas por os vírus estimula o crescimento bacteriano e de algas frescas.

Microorganismos constituem mais de 90% da biomassa no mar. Estima-se que os vírus matar cerca de 20% dessa biomassa por dia e que são 15 vezes mais vírus nos oceanos existem como bactérias e archaea. Os vírus são os principais agentes responsáveis ​​pela rápida destruição de prejudiciais a proliferação de algas, que muitas vezes matam outras formas de vida marinha. O número de vírus nos oceanos diminui ainda mais largo e mais profundo na água, onde há menos organismos hospedeiros.

Os efeitos do vírus marinhos são de longo alcance; aumentando a quantidade de fotossíntese nos oceanos, os vírus são indiretamente responsáveis ​​pela redução da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera em aproximadamente 3 gigatoneladas de carbono por ano.

Como qualquer organismo, mamíferos marinhos são suscetíveis a infecções virais. Em 1988 e 2002, milhares de focas foram mortas na Europa pelo vírus da cinomose phocine. Muitos outros vírus, incluindo calicivírus, vírus do herpes, adenovírus e parvovírus, circulam em populações de mamíferos marinhos.

Papel na evolução

Os vírus são um importante meio natural de transferência de genes entre espécies diferentes, o que aumenta a diversidade genética e unidades de evolução. Pensa-se que os vírus desempenhou um papel central na evolução precoce, antes da diversificação das bactérias, archaea e eucariotas e no momento do último ancestral comum universal da vida na Terra. Os vírus são ainda um dos maiores reservatórios de diversidade genética inexplorada da Terra.

Aplicações

Ciências da vida e medicina

Scientist estudar oH5N1virus da gripe

Os vírus são importantes para o estudo da molecular e biologia celular uma vez que proporcionam sistemas simples que podem ser utilizados para manipular e investigar as funções das células. O estudo e uso de vírus ter fornecido informações valiosas sobre aspectos da biologia celular. Por exemplo, os vírus têm sido úteis no estudo de genética e ajudou a nossa compreensão dos mecanismos básicos de genética molecular, tais como a replicação do ADN, transcrição, processamento de ARN, tradução, proteínas de transporte, e imunologia.

Os geneticistas usam frequentemente vírus como vectores para introduzir genes em células que eles estão estudando. Isto é útil para fazer a célula produz uma substância estranha, ou para estudar o efeito da introdução de um novo gene no genoma. De modo semelhante, utiliza viroterapia vírus como vectores para o tratamento de diversas doenças, como eles podem visar especificamente células e ADN. Ela mostra o uso promissor no tratamento de cancro e em terapia genética. cientistas da Europa de Leste usaram terapia do fago como uma alternativa aos antibióticos durante algum tempo, e no interesse desta abordagem está a aumentar, devido ao elevado nível de resistência a antibióticos agora encontrada em algumas bactérias patogénicas. A expressão de proteínas heterólogas por vírus é a base de vários processos de fabrico que estão actualmente a ser utilizados para a produção de diversas proteínas, tais como vacinas antigénios e anticorpos. Os processos industriais foram desenvolvidos recentemente utilizando vectores virais e um número de proteínas farmacêuticas estão actualmente em ensaios pré-clínicos e clínicos.

Ciência e nanotecnologia materiais

As tendências atuais em nanotecnologia prometem fazer muito mais versátil uso de vírus. Do ponto de vista de um cientista de materiais, vírus pode ser considerado como nanopartículas orgânicas. Sua superfície transporta ferramentas específicas destinadas a atravessar as barreiras das suas células hospedeiras. O tamanho e forma do vírus, e o número e natureza dos grupos funcionais na sua superfície, é precisamente definida. Como tal, os vírus são vulgarmente utilizados na ciência dos materiais como suportes para modificações de superfície ligados covalentemente. Uma qualidade particular de vírus é que eles podem ser adaptados por evolução dirigida. As poderosas técnicas desenvolvidas pelas ciências da vida estão se tornando a base de abordagens de engenharia no sentido de nanomateriais, abrindo uma ampla gama de aplicações muito além da biologia e da medicina.

Devido ao seu tamanho, forma, e estruturas químicas bem definidas, os vírus foram utilizados como moldes para organizar materiais em nanoescala. Exemplos recentes incluem o trabalho no Laboratório de Pesquisa Naval em Washington, DC , usando caupi Mosaic Vírus ( CPMV) partículas para amplificar sinais de sensores baseados em microarrays de DNA. Nesta aplicação, as partículas de vírus separar os fluorescente corantes utilizados para a sinalização para evitar a formação de não fluorescentes dímeros que actuam como supressores. Outro exemplo é o uso de CPMV como uma placa de ensaio nanoescala para a eletrônica molecular.

Vírus sintéticos

Muitos vírus podem ser sintetizados de novo ("a partir do zero") e o primeiro vírus sintético foi criado em 2002. Embora um pouco de uma concepção errada, que não é o vírus real que é sintetizado, mas sim o seu genoma de ADN (no caso de um DNA vírus), ou uma cópia de ADNc do seu genoma (no caso de vírus de ARN). Para muitas famílias de vírus a ADN ou ARN nu sintética (uma vez enzimaticamente convertido de volta a partir do ADNc sintético) é infecciosa, quando introduzidos numa célula. Ou seja, eles contêm todas as informações necessárias para produzir novos vírus. Esta tecnologia já está sendo usado para investigar novas estratégias vacinais. A capacidade de sintetizar vírus tem conseqüências de longo alcance, uma vez que os vírus já não pode ser considerado como extinto, desde que a informação de sua seqüência do genoma é conhecido e células permissivas estão disponíveis. Atualmente, as seqüências do genoma de comprimento total de 2.408 tipos diferentes de vírus (incluindo a varíola) estão disponíveis ao público em um banco de dados on-line, mantido pelo National Institutes of Health.

Armas

A capacidade do vírus para causar devastadoras nas sociedades humanas epidemias levou à preocupação de que os vírus poderiam ser weaponised para guerra biológica. Outra preocupação foi levantada pela recreação sucesso do infame 1918 vírus da gripe em um laboratório. A varíola vírus devastou inúmeras sociedades ao longo da história antes de sua erradicação. Há oficialmente apenas dois centros no mundo que mantêm stocks de vírus da varíola - o laboratório Vector russo, e os Estados Unidos Centers for Disease Control. Mas teme que ele pode ser usado como uma arma não são totalmente infundadas; a vacina contra a varíola tem, por vezes, efeitos secundários graves - nos últimos anos antes da erradicação da doença da varíola mais pessoas ficou seriamente doente como resultado da vacinação do que as pessoas de varíola - e vacinação contra a varíola não é mais universalmente praticada. Assim, grande parte da população humana moderna tem quase nenhuma resistência à varíola estabelecida.

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