Replicação e genética viral

Ìndice

• Replicação viral

• Replicação de vírus DNA
• Replicação de vírus RNA

• Genética viral

• Mutação
• "Shift e drift" antigênicos

• Interações entre dois vírus

• Complementação
• Recombinação
• Reativação genética
• Mistura de fenótipos

• Aplicações de vírus: terapia genética e vacinas recombinantes

• Terapia genética
• Vacinas recombinantes

• Glossário

Replicação viral

A replicação dos vírus é um processo muito complexo e diverso. Os mecanismos de replicação dependem fundamentalmente do tipo de ácido nucléico e da organização do genoma de cada vírus. Apesar da diversidade de estratégias de replicação, existem vários aspectos em comum nas diversas etapas de replicação. O ciclo replicativo de todos os vírus contêm as seguintes etapas: ligação/adsorção, penetração, desnudamento (se necessário), síntese protéica (expressão gênica), replicação do genoma, montagem e egresso.

• A adsorção (ou ligação) depende da interação física entre os vírions e a superfície da célula-alvo. A adsorção é essencialmente uma interação ligante-receptor. Como conseqüência, a especificidade de células-alvo e de hospedeiros susceptíveis é determinada. Sem adsorção/ligação a infecção não pode ocorrer. Por outro lado, nem todos os eventos de adsorção resultam em infecção produtiva. Em outras palavras, a adsorção é necessária mas não assegura que a replicação irá ocorrer.
• Penetração refere-se à introdução do ácido nucléico viral na célula, internalização do nucleocapsídeo via endocitose mediada por receptor, ou fusão do envelope viral com a membrana plasmática. Como resultado, o genoma viral é liberado e se localiza no citosol ou em vesículas endocíticas.
• O desnudamento do genoma das proteínas componentes do nucleocapsídeo pode necessitar a participação de proteínas celulares ou outros fatores. O desnudamento é um pré-requisito para a expressão do genoma. Após o desnudamento, o genoma prossegue no ciclo replicativo ou uma cópia dele é integrada no cromossoma do hospedeiro e permanece latente até ser ativado (retrovírus).
• Síntese protéica (ou expressão gênica) – O RNA mensageiro (RNAm) é produzido e traduzido em proteínas. Independentemente do tipo (DNA ou RNA; cadeia simples ou dupla; segmentado ou não-segmentado), o genoma deve ser capaz de originar RNAs mensageiros que sejam reconhecidos e traduzidos pela maquinaria celular de tradução.
• Como será descrito para cada grupo de vírus, existe um mecanismo único pelo qual a maquinaria celular torna-se amplamente dedicada à síntese de produtos virais em detrimento da síntese de proteínas celulares.
• Replicação do genoma: o mecanismo de replicação depende do tipo de ácido nucléico, estrutura e topologia do genoma. Nos vírus mais simples, a replicação do genoma é uma tarefa executada por enzimas celulares; outros vírus mais complexos codificam as suas próprias enzimas replicativas.
• Maturação é a montagem completa das partículas víricas. A montagem dos vírus não-envelopados consiste primariamente da associação do genoma com as proteínas que formam o nucleocapsídeo. Esse processo ocorre espontaneamente através de interações entre proteínas e entre estas e o genoma. Na maturação dos vírus envelopados, o nucleocapsídeo adquire um envoltório externo (envelope) que consiste de membranas celulares (nuclear, Golgi, retículo endoplasmático ou membrana plasmática) contendo uma camada dupla de lipídios derivadas da célula e proteínas virais inseridas. O envelope é adquirido por um processo denominado de "brotamento".
• Egresso (liberação) dos vírions. Na replicação dos vírus sem envelope, milhares de vírions recém-formados são liberados pela morte e lise celular. Nos vírus envelopados, a progênie viral é liberada através de brotamento, sem necessariamente implicar em morte celular. No entanto, muitos vírus envelopados também podem ser liberados pela morte e desintegração da célula.

Replicação dos vírus DNA

• Em geral, os vírus DNA replicam no núcleo. Exceções são os poxvírus e os iridovírus (vírus de insetos e peixes) que utilizam "fábricas" citoplasmáticas.
• Os vírus DNA que replicam no núcleo utilizam a RNA polimerase-dependente de DNA celular para a transcrição. A maioria dos poxvírus e iridovírus trazem transcriptases nos vírions, o que lhes permite replicar no citoplasma.
• A replicação dos vírus DNA é semiconservativa e simétrica, com ambas as cadeias sendo replicadas. Em vírus DNA de cadeia dupla, como os adenovírus, a replicação das duas cadeias não segue necessariamente o mesmo mecanismo.
• As enzimas DNA polimerases da célula eucariota podem replicar genomas pequenos ou médios (papilomavírus, poliomavírus), enquanto os genomas grandes geralmente codificam as suas próprias polimerases (adenovírus, herpesvírus, poxvírus).
• A maturação dos vírus DNA (exceção dos poxvírus e iridovírus) ocorre no núcleo.
• As proteínas estruturais são transportadas do citoplasma para o núcleo, onde interagem entre si e com o genoma e são integradas na estrutura do capsídeo que envolve o ácido nucléico. .
• Os vírus envelopados completam a maturação através do brotamento na membrana nuclear (iridovírus) ou da membrana plasmática.

Replicação dos vírus DNA de cadeia dupla

Esses incluem as seguintes famílias de vírus animais: Asfaviridae, Poxviridae, Iridoviridae, Herpesviridae, Polyomaviridae, Papillomaviridae e Adenoviridae (Fig. 3.1).

• Os genomas variam entre 5 - 8 kb (Polyomaviridae) e mais de 300 kb (Poxviridae e Iridoviridae).
• Em geral, a replicação do genoma ocorre no núcleo, por enzimas do hospedeiro (para pequenos vírus como os poliomavírus e papilomavírus) ou por replicases codificadas pelo vírus (adenovírus, herpesvírus). A replicação dos poxvírus e alguns iridovírus ocorre no citoplasma, resultando na formação de corpúsculos de inclusão que contêm as enzimas virais necessárias para a replicação, como as polimerases de DNA dependentes de DNA.
• O DNA de cadeia dupla pode ser na topologia circular, linear, ou linear com as extremidades ligadas.
• Os genomas circulares pequenos são replicados em direção bidirecional, semelhante ao que ocorre com os plasmídios. Acredita-se que a replicação do DNA dos poliomavírus (cadeia dupla circular) seja mediada por um mecanismo giratório que contêm a endonuclease e ligase. A endonuclease clivaria uma das cadeias, permitindo a replicação de um pequeno segmento. Esse "corte" seria então reparado (ligado) pela ligase.

Figura 3-1. Esquema geral de replicação dos vírus DNA de cadeia dupla.

Replicação dos vírus DNA de cadeia simples

Inclui as famílias Circoviridae e Parvoviridae de vírus animais

• Os genomas variam de 3 a 6 kb.
• O DNA circular dos circovírus parece ser replicado por um mecanismo de "rolling circle".
• A replicação ocorre no núcleo e envolve a síntese de uma cadeia de DNA sentido negativo (DNA - ) para servir de molde para a síntese da cópia genômica (DNA +) dos vírions. Esse processo envolve a produção transiente de um DNA de cadeia dupla, denominado de forma replicativa.
• A penetração do DNA de cadeia simples no núcleo estimula o seu "reparo" por enzimas celulares, originando a forma replicativa (cadeia dupla). No caso dos genomas circulares, a forma replicativa associa-se com histonas celulares e outras proteínas nucleares e passa a ser comportar como um cromossoma do hospedeiro. Formas lineares possuem mecanismos derivados que permitem o genoma ser replicado sem perda de DNA a cada ciclo de replicação.
• Os genomas DNA de cadeia simples podem ser lineares de um único componente (Parvoviridae) ou circulares um único componente (Circoviridae).

Figura 3-2. Esquema geral de replicação dos vírus DNA de cadeia simples.

Vírus DNA de cadeia dupla com transcrição reversa

• Inclui a família Hepadnaviridae
• O genoma é constituído de uma molécula circular (não-covalente) de DNA parcialmente cadeia dupla, com 3.2kb.
• Após a penetração e desnudamento parcial, o DNA genômico penetra no núcleo e a cadeia incompleta é completada pela DNA polimerase viral e/ou enzimas celulares. Uma vez completada, uma enzima ligase realiza a ligação das extremidades.
• No núcleo, o genoma ccc comporta-se como um minicromossoma, conjugando-se com histonas celulares. No entanto, as DNA polimerases celulares não replicam o genoma viral.
• O genoma é então transcrito em sua integridade, originando um RNAm com a extensão total do genoma, denominado de pgRNA (RNA pré-genômico), que é maior do que o molde DNA do qual foi transcrito, devido à adição de uma cauda poli-A produzida. Esse intermediário RNA queserve serve de molde para o DNA do vírion. RNAs mensageiros menores são também produzidos, dando origem à polimerase viral e proteínas do capsídeo. A montagem parcial dos capsídeos prossegue.
• Algumas cópias do pgRNA são encapsidadas nos vírions recém-formados, onde servem de molde para a polimerase viral sintetizar o cDNA (transcrição reversa). Após a síntese da primeira cadeia de DNA complementar (cDNA), a polimerase degrada o pgRNA que serviu de molde e sintetiza a cadeia complementar de DNA. Os vírions que são liberados das células por brotamento contêm um genoma DNA de cadeia dupla.

Replicação dos vírus RNA

• A replicação da maioria dos vírus RNA ocorre estritamente no citoplasma das células e é independente da maquinaria nuclear. Exceções são os ortomixovírus que requerem fatores da transcrição celular e os retrovírus que replicam via um intermediário DNA.
• A ligação (adsorção) ocorre por interações eletrostáticas entre os vírions e os receptores celulares específicos.
• Os vírus penetram na célula através de endocitose mediada por receptor or através de fusão na membrana celular ou na vesícula endocítica (vírus envelopados).
• O desnudamento ocorre no citoplasma, ou durante a passagem (translocação) através da membrana celular, como parece ser o caso dos picornavírus. O RNA dos reovírus, no entanto, nunca é completamente desnudo, permanecendo em partículas parcialmente desmontadas durante a transcrição e replicação.
• O genoma de alguns vírus RNA é constituído de uma única molécula de RNA (não-segmentados); em outros constitui-se de mais de um segmento (segmentado).
• O RNA de alguns vírus animais possui função de RNA mensageiro (sentido +) e pode ser diretamente traduzido, enquanto o genoma de outros é sentido negativo (anti-sense) e deve ser inicialmente transcrito em RNAs de sentido + por polimerases de RNA dependentes de RNA virais (transcriptases).
• Os retrovírus possuem uma enzima transcriptase reversa (polimerase de DNA dependente de RNA), o que permite a formação de uma molécula de DNA cadeia dupla intermediária (provírus DNA), que é incorporada no genoma da célula hospedeira e é subsequentemente transcrita em RNAs mensageiros por polimerases de RNA dependentes de DNA do hospedeiro.
• Em geral, a replicação do RNA é semi-conservativa e segue-se pela formação de um intermediário replicativo (R1). O R1 consiste do RNA parental que serve de molde para a transcrição de várias cadeias de RNA, que eventualmente se destacam do molde e servem de molde para a síntese de RNA viral.
• A replicação do RNA de cadeia dupla dos reovírus é conservativa e assimétrica; apenas uma cadeia é replicada, ao contrário do DNA de cadeia dupla. O processo de replicação exige polimerases de RNA dependentes de RNA (replicases) que são codificadas pelo vírus.
• A maturação ocorre no citoplasma da célula, com o RNA viral se associando com as proteínas do capsídeo e formando o nucleocapsídeo. Os vírus envelopados completam a maturação pelo brotamento na membrana do retículo endoplasmático, aparelho de Golgi ou membrana plasmática.

Vírus RNA de cadeia dupla

• Inclui as seguintes famílias de vírus: Reoviridae e Birnaviridae.
• Os genomas desses vírus varia entre 4 a 20 - 27 kb em extensão.
• A adsorção ocorre via endocitose mediada por receptor. O vírion é parcialmente desnudo e o núcleo da partícula permanece na vesícula endocítica.
• A replicação é através de mecanismo conservativo; o RNA de cadeia dupla serve de molde para a produção de RNA mensageiro por uma enzima polimerase de RNA dependente de RNA. Grande parte da parte restante da replicação ainda é pouco conhecida.
• A replicação não envolve a formação de intermediários R1. Não ocorre a formação de RNA de cadeia dupla no citoplasma da célula infectada hospedeira.
• Todos possuem genomas lineares, segmentados. Cada segmento corresponde a um RNA mensageiro monocistrônico.
• Todos os genomas são lineares, mas podem ter dois segmentos (Birnaviridae) ou vários segmentos (os reovírus possuem 10 a 12).

Figura 3-3. Esquema geral de replicação dos vírus RNA de cadeia dupla.

Vírus RNA de cadeia simples, polaridade positiva

• Incluem as seguintes famílias de vírus animais: Caliciviridae, Picornaviridae, Astroviridae, Nodaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae, Togaviridae e Arteriviridae.
• O tamanho do genoma varia entre menos de 5 até mais de 20 - 30 kb
• A penetração é via endocitose mediada por receptor. Então, o vírion é desnudo e o RNA cadeia simples é liberado no citoplasma.
  Os genomas possuem sentido de mensageiro e são totalmente ou parcialmente traduzidos em proteínas na primeira etapa da replicação viral.
• Os picornavírus e flavivírus possuem um genoma RNA de polaridade positiva como genoma, que se comporta como um mensageiro policistrônico. O genoma é diretamente traduzido em uma poliproteína extensa, que é processada co- e pós-tradução em várias proteínas virais por proteases do hospedeiro e virais.
• Os coronavírus apresentam um padrão complexo de transcrição, envolvendo várias etapas de tradução para completar o ciclo replicativo.
• Possíveis formas de genomas lineares são: único-segmento com vãrias ORFs (togavírus e calicivírus); único segmento com uma única ORF (picornavírus); dois segmentos com única ORF (nodavírus).

Figura 3-4. Esquema de replicação dos vírus RNA de cadeia positiva.

Vírus RNA de cadeia simples, sentido negativo

• Inclui as seguintes famílias de vírus animais: Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae, Paramyxoviridae, Bornaviridae, Filoviridae, Deltavírus, Arenaviridae, Bunyaviridae.
• Os genomas variam entre 10 a 14 kb e 11 a 20 kb de extensão.
  Como os genomas são de sentido negativo, não são traduzidos diretamente. Por isso, esses vírus devem trazer a suas polimerases/replicases nos vírions para realizar a transcrição/replicação do genoma.
• Os ortomixovírus possuem genomas segmentados. O primeiro passo na replicação é a transcrição dos RNA de sentido negativo pela polimerase de RNA dependente de RNA viral.
• Os rabdovírus possuem genomas não-segmentados. A replicação também requer a transcrição pela polimerase de RNA dependente de RNA viral.
• No caso dos vírus ambissense, a transcriptase é codificada pela região de; polaridade positiva que eventualmente mediará a transcrição das regiões de polaridade negativa.
• Possíveis arranjamentos genômicos incluem: segmento único com ORFs múltiplas (filovírus, paramixovírus, rabdovírus), dois segmentos ambissense (arenavírus), três segmentos polaridade negativa ou ambissense (buniavírus) e seis a oito segmentos (ortmomixovírus).

Figura 3-5. Esquema de replicação dos vírus RNA de cadeia negativa.

Vírus RNA de cadeia simples, polaridade positiva, com transcrição reversa

• Inclui os vírus de vertebrados da família Retroviridae
• Este genoma viral é formado por cópias diplóides de uma molécula de RNA de cadeia simples mantidas juntas por proteínas. Possui cap na extremidade 5’ e possui poli-A na extremidade 3’ é possui quatro regiões codificantes características (gag-pro-pol-env). Essas regiões são: gag (antígenos grupo-específico: genes da proteínas da matriz, nucleoproteína, capsídeo); pro (gene da protease); pol (genes da transcriptase reversa e RNAse H); env (genes do envelope, que ligam nos receptores).
• A conversão do RNA em DNA de cadeia simples é mediada pela enzima viral transcriptase reversa. O DNA cadeia dupla resultante chamado de provírus, é finalmente integrado aos cromossomas do hospedeiro pela enzima viral integrase.
• Uma vez integrado no genoma do hospedeiro, o DNA viral (ou provírus) permanece latente até ser ativado em produção ativa de vírions. O provírus é então transcrito em RNAs mensageiros pela RNAs polimerase II celular.

Genética viral

A seleção natural atuando nos genomas virais durante ao longo dos anos tem resultado em grande diversidade genética para alguns vírus. Os genomas virais são as chaves para se entender como os vírus interagem com as células que eles infectam. O rápido conhecimento crescente da genética viral tem levado a muitas aplicações e técnicas muito úteis. Algumas importantes áreas de interesse são discutidas a seguir.

Mutação

Mutação é uma alteração na seqüência do genoma de um organismo. O organismo possui a mutação é denominado de mutante. A alteração baseia-se na comparação com o vírus de campo (vírus de referência). Dessa informação, cepas (vírus de campo de um mesmo vírus), tipos (sorológicos ou biológicos) e variantes (fenotipicamente diferentes do vírus de campo por razões genéticas desconhecidas) podem ser identificados.

Mutações são eventos neutros que podem ser atuados por seleção natural. Se a mutação aumenta a sobrevivência (transmissão e replicação) do organismo, ela possui uma vantagem seletiva. Se a mutação é prejudicial a multiplicação e sobrevivência, o organismo será eventualmente eliminado da população. Se a mutação não altera a sobrevivência do organismo sobreviver ou o seu fenótipo, então a mutação pode passar despercebida. Mutações podem ocorrer por dois mecanismos diferentes, mutações espontâneas ou mutações induzida.

• Mutações espontâneas são endógenas, sendo resultado de erros das polimerases de DNA e RNA ao incorporar formas tautoméricas naturais dos nucleotídeos.
  Os vírus DNA são tipicamente mais geneticamente estáveis do que os vírus RNA; a taxa de mutação é de 10-8 a 10-11 por nucleotídeo incorporado. Isso deve-se, em parte, que as polimerases de DNA frequentemente possuem alguma habilidade de correção de erros. Os vírus RNA são consideravelmente menos geneticamente estáveis, com taxas de mutação espontânea entre 10-3 a 10-4 por nucleotídeo incorporado. As polimerases de RNA tipicamente não possuem capacidade de correção de erros. Apesar disso, alguns vírus RNA são relativamente estáveis geneticamente (poliovírus). Acredita-se que esses vírus possuem taxas de mutação tão altas como os outros vírus RNA, mas são tão precisamente adaptados para a replicação e transmissão que pequenos erros resultam em sua eliminação.
• Mutações induzidas são exógenas, o resultado da exposição a agentes mutagênicos (químicos ou radiação) que aumentam significativamente a taxa de mutação daquele organismo. Os mutagênicos químicos agem ou diretamente nas bases ou indiretamente provocando mal-pareamento de bases. A radiação ultravioleta pode provoca a formação de dímeros de pirimidina, radiação ionizante pode danificar o DNA diretamente pela quebra de ligações químicas ou indiretamente por formar radicais livres que, por sua vez, danificam o DNA.

Existe uma variedade de fenótipos que são produzidos como resultado de mutações. Alguns dos mais comuns são:

Mutação de espectro de hospedeiro

Mutações que permitem a alterarção de hospedeiros de um determinado vírus do original associado com o vírus de campo. Esse tipo de alteração acredita-se tenha ocorrido com o parvovírus felino, que extendeu seu espectro de hospedeiros e tornou-se capaz de infectar cães.

Mutações letais condicionais

Inclui uma série de mutações que replicam sob algumas condições, afora estas o vírus de campo é capaz de replicação, mas o condicional não. Exemplos de mutantes condicionais letais são os mutantes temperatura-sensíveis (TS) e mutantes adaptados ao frio. Mutantes temperatura sensíveis têm sido utilizados na produção de vacinas e mutantes adaptados ao frio têm sido usados para análise dos ciclos replicativos virais.

Mutantes de tamanho/morfologia de placa

Como resultado de mutações, esses vírus podem produzir placas que diferem daquelas do vírus de campo. Essa informação algumas vezes se correlaciona com a infectividade de uma determinada cepa de vírus.

Mutações nonsense (âmbar)

Refere-se a mutações em ponto que resultam na formação de um códon stop de tradução tradução na posição em que um aminoácido é incorporado na proteína dedo vírus de campo. Como resultado, a proteína é truncada e geralmente afuncional. A mutação mais comum é para o códon UAG, chamado de âmbar.

Mutações de deleção

São resultado da perda de nucleotídeos em algum local do genoma, variando de apenas uma simples base até seções inteiras do genoma. Essas podem ocorrer naturalmente ou ser produzidas em laboratório, e são usadas no desenvolvimento de vatores virais ou para atenuar um vírus para vacinas.

Shift e drift antigênicos

Shift antigênico (sem termo equivalente em português) refere-se à troca de um antígeno associado com um patógeno viral devido a aquisição de um gene novo inteiro ou alteração de um gene pré-existente. Tipicamente, shift antigênico é observado naqueles vírus que possuem genomas segmentados, como os ortomixovírus, buniavírus e arenavírus. A coinfecção de uma célula com dois isolados numa mesma célula pode resultar no empacotamento de genomas misturados, contendo alguns segmentos de um vírus e outros do outro vírus.

Drift antigênico refere-se é o resultado da acumulação de mutações em ponto (substituições simples de bases) e tem sido identificada como o mecanismo associado com a variação antigênica observada nos vírus da influenza e pode ser o mecanismo responsável pela variabilidade observada nos rinovírus.

Interações entre dois vírus

Infecções com dois ou mais vírus diferentes sabidamente podem ocorrer na natureza como também em cultivo. Essas são chamadas infecções mistas podem resultar em novas combinaçãoes virais e originar novas variantes dos vírus. A seguir são descritas algumas das interações que podem ocorrer em infecções mistas:

Complementação

A complementação pode ocorrer durante uma infecção mista em que um dos vírus é deficiente em um dos seus produtos gênicos. Sem essa proteína, o vírus seria incapaz de ser transmitido e replicar e seria portanto uma partícula defectiva. Numa infecção mista, se o segundo vírus envolvido sintetiza o produto (complementa o defeito), a partícula defectiva é capaz de completar o processo de transmissão e replicação. Na natureza, complementação ocorre com o virusóide humano da hepatite D. O virusóide é defectivo em um antígeno de superfície que é provido pelo vírus da hepatite B em infecções mistas.

Recombinação

Recombinação genética é a troca de um segmento de material genético entre dois cromossomas virais em locais onde existe grande homologia. Como resultado, a progênie é diferente dos dois vírus parentais. A recombinação é freqüente em vírus DNA e nos vírus RNA que possuem uma fase de DNA (retrovírus). Atualmente, três mecanismos de recombinação já foram identificados:

Recombinação intramolecular

Recombinação que é mediada por enzimas celulares entre duas regiões de uma única molécula de DNA de cadeia simples, resultando numa alça da região intermediária, liberando uma molécula de DNA cadeia dupla menor e uma molécula separada de DNA de cadeia dupla. O reverso dessa reação também pode ocorrer, resultando na integração de uma molécula de DNA cadeia dupla em uma outra molécula de DNA cadeia dupla. Esse tipo de recombinação ocorre tipicamente em vírus DNA não-segmentados.

Recombinação por escolha-de-cópia

Recombinação genética em que a nova molécula de ácido nucléico surge pela replicação de determinadas partes de cada molécula parental e pela alternância entre as duas (maternal e parental). Esse mecanismo é pouco conhecido e ocorre em vírus RNA não-segmentados.

Ressortimento

Ocorre em infecções mistas com variantes virais que possuam genomas segmentados infectando a mesma célula. A progênie viral pode conter alguns segmentos de um parente e outros do outro parente. Esse é um processo efetivo que ocorre em ortomixovírus, reovírus, arenavírus e buniavírus. Esse mecanismo não é bem entendido. O ressortimento tem sido implicado no aparecimento de cepas novas altamente virulentas do vírus da influenza durante o século 20.

Reativação genética

É um caso especial de recombinação/ressortimento que ocorre em infecções mistas quando um ou os dois vírus são não-infecciosos. A progênie resultante resultante de recombinação ou ressortimento, pode ser agora infecciosa e contém marcadores dos dois parentais. Se apenas um dos parentais era defectivo, o processo é chamado de reativação cruzada ou resgate de marcador. Se os dois vírus eram defectivos, o processo é chamado de reativação múltipla.

Mistura fenotípica

Mistura fenotípica é um exemplo de interação não genética entre dois vírus. Como resultado de uma infecção mista, a progênie individual possui proteínas estruturais (envelope, capsídeo) de um ou de ambos os parentais. O genoma de um dos vírus parentais pode ser encapsidado em um dos três tipos de capsídeo (envelopes), originando seis tipos de progênie. Portanto, o fenótipo e o genótipo de muitos desses vírions progênie não se correspondem.

Aplicações da genética viral: terapia genética e vacinas recombinantes

Possivelmente as duas mais intrigantes aplicações do conhecimento adquirido sobre replicação e genética viral são a terapia genética e o desenvolvimento de vacinas recombinantes. Essas técnicas são altamente promissoras para o desenvolvimento de novas estratégias para doenças genéticas e conferir proteção contra doenças humanas e animais.

Terapia genética

A terapia genética é baseada no uso de vírus sem propriedades patogênica, mas retendo a sua habilidade de seletivamente interagir com e transmitir seus genes (mais outros genes geneticamente manipulados) a células e tecidos específicos do hospedeiro.

Os retrovírus são excelentes meios para a entrega de genes para células-alvo do hospedeiro. A forma DNA dupla cadeia de seu genoma é estável e integra-se facilmente ao genoma do hospedeiro. Os vírus são manipulados geneticamente de modo que, uma vez o provírus seja integrado ao genoma, ele não seja capaz de replicar.

Freqüentemente isso significa o uso de vírus auxiliares para facilitar a entrada inicial do vírus manipulado nas células, através de complementação. Uma limitação desse método de terapia genética é a que em alguns casos o gene em questão necessita estar presente em todas as células do hospedeiro e não somente em um grupo seleto de células e tecidos. Os retrovírus têm sido utilizados em terapia genética para a incorporação do gene da deaminase de adenina (ADA) nas células do sistema imune de pacientes com a síndrome de imuodeficiência ADA. Além dos retrovírus, alguns outros vírus atualmente sendo pesquisados para uso potencial como vetores em terapia genética são os adenovírus, vírus adeno-associados (parvovírus) e herpesvírus.

Vacinas recombinantes

Os três tipos de vacinas preparadas com técnicas de manipulação genética são discutidos no capítulo 6. Algumas dessas vacinas já estão em uso para prevenir doenças víricas humanas e animais.

Glossário

Ambissense:
Refere-se a um genomas RNA que contém seqüências informativas que são ambos sentido positivo (pode ser usado diretamente como mensageiro) e sentido negativo (deve ser transcrito para produzir RNA mensageiro).

Replicação conservativa:
Replicação de DNA e RNA de cadeias duplas de maneira que as cadeias originais não se tornam parte de cadeia recém-formada.

Vesícula endocítica:
Vesícula formada no processo de endocitose, o engolfamento do vírus, que pode ser mediada por receptores de superfície ou por interações da membrana celular.

Membrana do Golgi:
Membranas associadas com o aparelho de Golgi nas células eucariotas. O aparelho de Golgi recebe lipídios e proteínas recém-sintetizados do retículo endoplasmático, e modifica - os quimicamente e os envia aos locais apropriados da célula.

Corpúsculos de inclusão:
Esses representam "fábricas" de vírus nas quais os ácidos nucléicos ou proteínas virais estão sendo sintetizados.

Ligase:
Enzima do hospedeiro que produz ligações covalentes nos ácidos nucléicos associadas com quebras na cadeia backbone de açúcar-fosfato.

Monocistrônico:
Contém informação para um só gene ou produto gênico.

Não-segmentados
Genoma contendo apenas um segmento.

Genomas multi-componentes:
Genomas que possuem mais de uma molécula de ácido nucléico como genoma.

Mutágenos:
Agentes físicos ou químicos que aumentam a taxa de mutações no DNA de um organismo.

DNA de polaridade negativa:
DNA cuja transcrição não origina moléculas de RNAs que podem ser diretamente traduzidos como RNAs mensageiros. É o molde para a criação de genomas RNA de sentido negativo.

Policistrônico:
Que contém informação para vários genes ou produtos gênicos.

DNA de polaridade (sentido) positiva:

DNA cuja transcrição origina os genomas RNA de polaridade positiva ou que podem ser usados diretamente como mensageiros.

Transcriptase reversa:
Enzima viral que usa RNA como molde para produzir DNA.

Replicação semi-conservativa:
Replicação de RNA ou DNA de cadeia dupla na qual as cadeias originais (uma original, outra recém-sintetizada) tomam parte das recém-produzidas progênie DNA ou RNA de cadeia dupla.

Não-segmentados:
Genomas que possuem uma única molécula de ácido nucléico como genoma.

Tautômeros:
Formas isoméricas de compostos orgânicos e quando dois deles existem em equilíbrio é referido como tautomerismo.

Transcriptase:
Enzima viral capaz de usar uma molécula de RNA como molde para transcrição.

Vírus de campo:
O vírus natural, esses vírus são usados como cepas de referência para comparação com mutantes e variantes de um vírus particular.