Vírus

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vírus - Wikilingue - Encydia

? Vírus
Vírus da influenza
Classificação científica
Grupos
I: Vírus DNA bicatenario II: Vírus DNA monocatenario III: Vírus ARN bicatenario IV: Vírus ARN monocatenario positivo V: Vírus ARN monocatenario negativo VI: Vírus ARN monocatenario retrotranscrito VII: Vírus DNA bicatenario retrotranscrito

Em biologia, um vírus^{[n. 1]} (do latín vírus, «toxina» ou «veneno») é uma entidade infecciosa microscópica que só pode se multiplicar dentro das células de outros organismos. O vírus infectam todos os tipos de organismos, desde animais e plantas até bactérias e arqueas. Os vírus são demasiado pequenos para poder ser observados com a ajuda de um microscopio óptico, pelo que se diz que são submicroscópicos. O primeiro vírus conhecido, o vírus do mosaico do fumo,^{[n. 2]} foi descoberto por Martinus Beijerinck em 1899 ,^{[1] [2]} e actualmente descreveram-se mais de 5.000, conquanto alguns autores opinam que poderiam existir milhões de tipos diferentes.^{[3] [4]} O vírus acham-se em quase todos os ecosistemas da Terra e são o tipo de entidade biológica mais abundante.^{[4] [5]} O estudo do vírus recebe o nome de virología ,^[6] um ramo da microbiología.^{[7] [8]}

A diferença dos priones e viriones, o vírus compõem-se de dois ou três partes: seu material genético, que porta a informação hereditaria, que pode ser DNA ou de ARN ; uma coberta proteica que protege a estes genes —chamada cápside— e em alguns também se pode encontrar uma bicapa lipídica que os rodeia quando se encontram fora da célula —denominada envoltura vírica—. O vírus variam em sua forma, desde simples helicoides ou icosaedros até estruturas mais complexas. A origem evolutivo dos vírus ainda é incerto, alguns poderiam ter evoluído a partir de plásmidos (fragmentos de DNA que se movem entre as células), enquanto outros poderiam se ter originado desde bactérias. Ademais, desde o ponto de vista da evolução de outras espécies, o vírus são um médio importante de transferência horizontal de genes, a qual incrementa a diversidade genética.^[9]

O vírus se diseminan de muitas maneiras diferentes e a cada tipo de vírus tem um método diferente de transmissão. Entre estes métodos encontram-se os vetores de transmissão, que são outros organismos que os transmitem entre portadores. O vírus vegetales propagam-se frequentemente por insectos que se alimentam de seu savia, como os áfidos, enquanto o vírus animais se costumam propagar por médio de insectos hematófagos. Por outro lado, outro vírus não precisam de vetores: o vírus da gripe (rinovirus) propaga-se pelo ar através dos estornudos e a tosse e os norovirus são transmitidos por via fecal-oral, ou através das mãos, alimentos e água contaminados. Os rotavirus estendem-se com frequência por contacto directo com meninos infectados. O HIV é um do muitos vírus que se transmitem por contacto sexual ou por exposição com sangue infectado.^[10]

Não todos o vírus provocam doenças, já que muitos vírus se reproduzem sem causar nenhum dano ao organismo infectado. Algum vírus como o HIV podem produzir infecções permanentes ou crónicas quando o vírus continua replicando no corpo evadiendo os mecanismos de defesa do hóspede.^{[11] [12] [13]} Nos animais, no entanto, é frequente que as infecções víricas produzam uma resposta inmunitaria que confere uma inmunidad permanente à infecção. Os microorganismos como as bactérias também têm defesas contra as infecções víricas, conhecidas como sistemas de restrição-modificação. Os antibióticos não têm efeito sobre o vírus, mas se desenvolveram medicamentos antivirais para tratar infecções potencialmente mortais.^[14]

Etimología

A palavra prove do latín vírus, que faz referência ao veneno ou alguma substância nociva, e foi usada pela primeira vez em inglês em 1392.^[15] Virulento, do latín virulentus (venenoso), data de 1400.^[16] A menção de agente que causa doenças infecciosa» se usou pela primeira vez em 1728,^[15] dantes da descoberta do vírus por Dmitri Ivanovski em 1892. O adjectivo "viral" data de 1948.^[17] O termo «virión» também se utiliza para se referir a uma única partícula vírica infecciosa. O plural é vírus».

História

Martinus Beijerinck em seu laboratório em 1921.

Em meados do século XIX, Louis Pasteur propôs a teoria germinal das doenças, na qual explicava que todas as doenças eram causadas e propagadas por algum «tipo de vida diminuta» que se multiplicava no organismo doente, passava deste a outro e o fazia enfermar.^[18] Pasteur, no entanto, encontrava-se trabalhando com a hidrofobia, e descobriu que ainda que a doença fosse contagiosa e esta se contrayera pelo mordisco de um animal rabioso, não se via o germen por nenhum lado. Pasteur concluiu que o germen sim se encontrava aí, mas era demasiado pequeno como para poder se observar.^[19]

Em 1884 , o microbiólogo francês Charles Chamberland inventou um filtro (conhecido actualmente como filtro Chamberland ou filtro Chamberland-Pasteur) que tem poros de tamanho inferior aos de uma bactéria. Por conseguinte, podia fazer passar pelo filtro uma solução com bactérias e eliminá-las completamente da mesma.^[20] O biólogo russo Dmitri Ivanovski utilizou este filtro para estudar o que actualmente se conhece como vírus do mosaico do fumo. Seus experimentos demonstraram que os extractos de folhas molidas de plantas infectadas de fumo seguiam sendo infecciosos após os filtrar. Ivanovski sugeriu que a infecção poderia ser causada por uma toxina produzida pelas bactérias, mas não continuou apoiando esta ideia.^[21] Naquela época pensava-se que todos os agentes infecciosos podiam ser retidos por filtros e, ademais, que podiam ser cultivados em um médio com nutrientes —esta opinião fazia parte da teoria germinal das doenças.^[1] Em 1899, o microbiólogo neerlandés Martinus Beijerinck repetiu os experimentos de Ivanovski e ficou convencido de que se tratava de uma nova forma de agente infeccioso.^[22] Observou que o agente só se multiplicava dentro de células vivas em divisão, mas como seus experimentos não mostravam que estivesse composto de partículas, o chamou contagium vivum fluidum («germen vivente soluble») e reintrodujo o termo «vírus».^[21] Beijerinck mantinha que o vírus eram de natureza líquida, uma teoria mais tarde descartada por Wendell Stanley, que demonstrou que eram particulados.^[21] Nesse mesmo ano, em 1899, Friedrich Loeffler e Frosch passaram o agente da febre aftosa —o aftovirus— por um filtro similar e descartaram a possibilidade de que se tratasse de uma toxina devido à baixa concentração, e chegaram à conclusão de que o agente se podia replicar.^[21]

A princípios do século XX, o bacteriólogo inglês Frederick Twort descobriu o vírus que infectavam bactérias, que actualmente se denominam bacteriófagos,^[23] e o microbiólogo franco Félix de Herelle descreveu vírus que, quando lhos acrescentava a bactérias cultivadas em agar , produziam zonas de bactérias morridas. Diluyó com precisão uma suspensão deste vírus e descobriu que as diluciones mais altas, em lugar de matar todas as bactérias, formavam zonas discretas de organismos mortos. Contando estas zonas, e multiplicando-lhe-lhes pelo factor de dilución, De Herelle pôde calcular o número de vírus em dita zona.^[24]

No final do século XIX, o vírus definiam-se em termos de seu infectividad, filtrabilidad, e sua necessidade de hóspedes viventes. O vírus só tinham sido cultivados em plantas e animais. Em 1906, Ross Granville Harrison inventou um método para cultivar tecidos em linfa , e, em 1913, E. Steinhardt e colaboradores utilizaram este método para cultivar vírus Vaccinia em fragmentos de córnea de cobaya .^[25] Em 1928, H. B. Maitland e M. C. Maitland cultivaram o mesmo vírus em suspensões de riñones picados de gallina . Seu método não foi adoptado amplamente até 1950, quando se começou a cultivar poliovirus a grande escala para a produção de vacinas.^[26]

Outro avanço produziu-se em 1931, quando o patólogo estadounidense Ernest William Goodpasture cultivou o vírus da gripe e outro vírus em ovos fertilizados de gallina.^[27] Em 1949, John Franklin Enders, Thomas Weller e Frederick Robbins cultivaram vírus da polio em células cultivadas de embriões humanos, sendo a primeira vez que se cultivou um vírus sem utilizar tecidos animais sólidos ou ovos. Este trabalho permitiu a Jonas Salk criar uma vacina efectiva contra a polio.^[28]

Com a invenção da microscopía electrónica em 1931 por parte dos engenheiros alemães Ernst Ruska e Max Knoll, obtiveram-se as primeiras imagens de vírus.^{[29] [30]} Em 1935, o bioquímico e virólogo estadounidense Wendell Stanley examinou o vírus do mosaico do fumo e descobriu que estava composto principalmente de proteínas.^[31] Pouco tempo depois, o vírus foi separado em suas partes de proteínas e de ARN .^[32] O vírus do mosaico do fumo foi um dos primeiros em ser cristalizados, e por tanto, a primeira estrutura que pôde ser observada em detalhe. As primeiras imagens por difracción de raios X do vírus cristalizado foram obtidas por Bernal e Fankuchen em 1941. Baseando em suas imagens, Rosalind Franklin descobriu a estrutura completa do vírus em 1955.^[33] No mesmo ano, Heinz Fraenkel-Conrat e Robley Williams demonstraram que o ARN apurado do vírus do mosaico do fumo e suas proteínas de envoltura podem se parecer por si sozinhos, formando vírus funcionais, sugerindo que este mecanismo singelo era provavelmente como se pareciam o vírus nas células hóspedes.^[34]

A segunda metade do século XX foi a idade dourada da descoberta de vírus, e a maioria das 2.000 espécies reconhecidas de vírus animais, vegetales e bacterianos foram descobertas durante estes anos.^[35] Em 1957, descobriram-se o arterivirus equino e a causa da diarrea vírica bovina (um pestivirus). Em 1963, o vírus da hepatitis B foi descoberto por Baruch Blumberg,^[36] e em 1965, Howard Temin descreveu o primeiro retrovirus. A transcriptasa inversa, enzima finque que utilizam os retrovirus para converter seu ARN em DNA, foi descrita originalmente em 1970, de maneira independente por Howard Temin e David Baltimore.^[37] Em 1983, a equipa de Luc Montagnier do Instituto Pasteur da França isolou pela primeira vez o retrovirus actualmente chamado HIV.^[38]

Origem

O vírus são organismos parasitas que infectam células e produzem viriones para difundir seus genes. A maioria das proteínas virales não têm homólogos nas células modernas, em contradição com a visão tradicional do vírus como os «ladrões de genes celulares». Isto sugere que os genes virales basicamente têm sua origem durante a replicação dos genomas virales e/ou foram recrutados de linhagens celulares agora extintos. Algumas proteínas virales específicas estão presentes em vírus que infectam aos membros dos três domínios da vida,^[39] o que sugere que o vírus são em realidade muito antigos. Em particular, as análises estruturais de proteínas da cápside têm revelado que ao menos dois tipos de viriones se originaram de maneira independente dantes que LUCA (o último antepassado universal celular). Ainda que várias hipóteses têm sido recentemente propostas para explicar a origem do vírus, o aparecimento de viriones, como um mecanismo específico para a difusão de genes, permanece sem explicação.

Os avanços na caracterização do vírus a nível molecular, sugerem que o vírus coevolucionan com seus organismos hóspedes,^[40] como os vírus são parasitas intracelulares extremos e, portanto, requerem da sobrevivência do hóspede para poder assegurar sua própria sobrevivência. É interessante notar que quando um vírus se replica em seu hóspede natural, tende a não causar doença no mesmo ou causa uma doença leve e autolimitada na maioria dos casos. Vários do vírus conhecidos produzem doenças severas só quando infectam organismos diferentes a seus hóspedes naturais. O anterior sugere que boa parte do vírus associados com a produção de doenças, são vírus que estão em processo de se adaptar a um novo tipo de hóspede e que uma vez conseguida dita adaptação, a estratégia do vírus consiste em se perpetuar e se propagar sem afectar ao organismo hóspede.

Podem-se encontrar vírus onde quer que tenha organismos vivos, e provavelmente existem desde o aparecimento das primeiras células. Sua origem é incerta, já que não fosilizan, de maneira que só se pode especular a partir de diferentes técnicas e ensaios de biologia molecular.^{[41] [42]} Estas técnicas dependem da disponibilidade de DNA ou ARN vírico antigo, mas desgraçadamente a maioria de vírus que têm sido preservados e armazenados em laboratórios têm menos de 90 anos.^{[43] [44]} Há três teorias principais sobre a origem do vírus:^{[45] [46]}

• Teoria da regresión: é possível que o vírus fossem pequenas células que parasitaban células maiores. Ao longo do tempo, os genes que não precisavam por seu parasitismo desapareceram. As bactérias Rickettsia e Chlamydia são células viventes que, como o vírus, só podem se reproduzir dentro de células hóspedes. O exemplo destas bactérias parece apoiar esta teoria, pois é provável que sua dependência do parasitismo tenha causado a perda dos genes que lhes permitiam sobreviver fora de uma célula. Também se lhe chama «teoria da degeneração».^{[47] [48]}

• Teoria da origem celular (também chamada hipótese do nomadeo» ou «hipótese do vagabundeo»):^{[47] [49]} algum vírus poderiam ter evoluído a partir de fragmentos de DNA ou ARN que «escaparam» dos genes de um organismo maior. O DNA fugitivo poderia ter provido de plásmidos (fragmentos de DNA que podem se mover entre células) ou transposones. Estes são moléculas de DNA que se replicam e se movem a diferentes posições no interior dos genes da célula.^[50] Antigamente chamados genes saltarines», são exemplos de elementos móveis genéticos e poderiam ser a origem de algum vírus. Os transposones foram descobertos em 1950 por Barbara McClintock a partir de seus estudos em maíz .^[51]
• Teoria da coevolución: o vírus poderiam ter evoluído de complexas moléculas de proteínas e ácido nucleico, ao mesmo tempo que apareceram as primeiras células na Terra, e teriam sido dependentes da vida celular durante muitos milhões de anos. Os viroides são moléculas de ARN que não são classificadas como vírus porque carecem de envoltura proteica. No entanto, têm características comuns a diversos vírus e com frequência chama-se-lhes agentes subvíricos.^[52] Os viroides são importantes patogénicos das plantas.^[53] Não codifican proteínas, mas interactúan com a célula hóspede e a utilizam para se replicar e produzir suas proteínas.^[54] O vírus da hepatitis D dos humanos tem um genoma de ARN similar ao dos viroides mas tem um envoltorio proteico derivado do vírus da hepatitis B e não pode produzir um próprio. Portanto, é um vírus defeituoso que não pode replicar sem a ajuda do vírus da hepatitis B.^[55] Da mesma forma, o virófago 'sputnik' é dependente do mimivirus, o qual infecta a Acanthamoeba castellanii.^[56] Este vírus que dependem de outras espécies víricas recebem o nome de satélites, e poderiam representar estádios evolutivos intermediários entre os viroides e o vírus.^{[57] [58]}

Os priones são moléculas proteicas infecciosas que não contêm nem DNA nem ARN.^[59] Nas ovelhas, causam uma infecção chamada tembladera ovina, e no ganhado vacuno causam encefalopatía espongiforme bovina (a «doença das vacas loucas»). Nos humanos, causam kuru e a doença de Creutzfeldt-Jakob.^[60] São capazes de replicar-se pois algumas proteínas podem existir em duas formas diferentes e os priones mudam a forma normal de uma proteína hóspede na forma do prión. Isto inicia uma reacção em corrente na que a cada proteína priónica converte muitas proteínas do hóspede em mais priones, e estes priones convertem a sua vez ainda mais proteínas em priones. Ainda que são fundamentalmente diferentes do vírus e os viroides, sua descoberta dá credibilidade à teoria de que o vírus poderiam ter evoluído de moléculas autoreplicadoras.^[61]

A análise informática de sequências de DNA do vírus e os hóspedes está a produzir uma melhor entendimento das relações evolutivas entre diferentes vírus e poderia ajudar a identificar os antepassados do vírus modernos. Na actualidade, estas análises não têm ajudado a decidir qual (ou quais) das teorias previamente esboçadas é correcta. No entanto, parece improvável que todos o vírus actualmente conhecidos compartilhem um antepassado comum e provavelmente o vírus têm aparecido em várias ocasiões no passado por médio de um ou mais mecanismos, com o qual, poderiam ser correctas todas elas.^[62]

Microbiología

Propriedades de vida

Existem opiniões dispares sobre se o vírus são uma forma de vida ou estruturas orgânicas que interactúan com os seres vivos. Por isso alguns autores se referem a eles como «organismos ao limite da vida».^[63] Por uma parte assemelham-se aos organismos que têm genes e evoluem por selecção natural,^[64] e se reproduzem criando múltiplas cópias de si mesmos para autoensamblarse. No entanto, carecem de estrutura celular, o qual é considerado a unidade básica da vida. Ademais, o vírus não têm um metabolismo próprio, e precisam uma célula hóspede para criar novos produtos. Por tanto, não se podem reproduzir no exterior de uma célula hóspede (ainda que bactérias como Rickettsia e Chlamydia são considerados organismos vivos apesar de ter a mesma limitação). As formas de vida aceitadas utilizam a divisão celular para reproduzir-se, enquanto o vírus aparecem de forma súbita e em grande quantidade dentro das células, o que é análogo ao crescimento autónomo dos cristais. O autoensamblaje do vírus dentro das células tem envolvimentos para o estudo da origem da vida, pois reforça as hipóteses de que a vida poderia ter começado em forma de moléculas orgânicas autoensamblantes.^[65]

Ácido nucleico

O ácido nucleico no vírus contém a informação específica e o potencial para modificar operações na célula infectada.^[66] Os ácidos nucleicos são macromoléculas constituídas por correntes de nucleótidos, os quais a sua vez estão constituídos por uma base nitrogenada sócia a um açúcar do grupo das pentosas e a um ou mais grupos de fosfatos . Existem quatro possíveis tipos de ácido nucleico viral^[67] : DNA de corrente singela, DNA de corrente duplo, ARN de corrente singela e ARN de corrente dupla. Vírus que contêm qualquer destes tipos de ácido nucleico podem ser encontrados tanto entre os fagos como entre o vírus que infectam a plantas ou animais.^[68]

O DNA de alguns bacteriófagos caracteriza-se por conter bases raras que substituyen alguma ou algumas das bases normalmente presentes no DNA.^[68] O DNA de corrente duplo presente a algum vírus, caracteriza-se por ter segmentos de corrente singela em ambos extremos da molécula. Como são complementares as sequências de nucleótidos presentes em ambos extremos. O DNA naturalmente circular pode ser de corrente singela como no fago ØXI74,^[68] ou de corrente duplo, como no vírus SV4Ou. Existe evidência de que algum vírus ARN que produzem infecções em vegetales como o limonero e o papa contêm moléculas circulares de ARN.

Nos últimos dez anos desenvolveram-se uma variedade de técnicas e métodos que permitem determinar a sequência de nucleótidos em qualquer tipo de ácido nucleico. A primeira sequência completa de um ARN viral foi determinada no fago MS2 pelo grupo de Walter Fiers em 1976.^[68] Em 1977, Fred Sanger e colaboradores publicaram a sequência completa do genoma do fago ØXl74,^[68] constituído por DNA de corrente singela. Posteriormente, muitos outros genomas virales de maior tamanho e complexidade têm sido secuenciados em parte ou em sua totalidade.

Estrutura

Diagrama de como se pode construir uma cápside vírica a partir de múltiplas cópias de só duas moléculas proteicas.

O vírus apresentam uma ampla diversidade de formas e tamanhos, telefonemas «morfologías». São umas 100 vezes mais pequenos que as bactérias. A maioria do vírus estudados têm um diâmetro dentre 10 e 300 nanómetros. Alguns Filovirus têm um tamanho total de até 1.400 nm, no entanto, só medem uns 80 nm de diâmetro.^[69] A maioria de vírus não podem ser observados com um microscopio óptico, de maneira que se utilizam microscopios electrónicos de varredura e de transmissão para visualizar partículas víricas.^[70] Para aumentar o contraste entre o vírus e a profundidade utilizam-se tinciones densas em elétrons. São soluções de sais de metais pesados como wolframio, que dispersam elétrons nas regiões cobertas pela tinción. Quando as partículas víricas estão cobertas pela tinción (tinción positiva), escurecem os detalhes finos. A tinción negativa evita este problema, tiñendo unicamente a profundidade.^[71]

Uma partícula vírica completa, conhecida como virión, consiste em um ácido nucleico rodeado por uma capa de protecção proteica telefonema cápside. As cápsides estão compostas de subunidades proteicas idênticos telefonemas capsómeros.^[72] O vírus têm um «envoltorio lipídico» derivado da membrana celular do hóspede. A cápside está formada por proteínas codificadas pelo genoma vírico, e sua forma é a base da distinção morfológica.^{[73] [74]} As subunidades proteicas codificadas pelo vírus se autoensamblan para formar uma cápside, geralmente precisando a presença do genoma viral. No entanto, o vírus complexos codifican proteínas que contribuem à construção de sua cápside. As proteínas associadas com os ácidos nucleicos são conhecidas como nucleoproteínas, e a associação de proteínas da cápside vírica com ácidos nucleicos víricos recebe o nome de nucleocápside.^{[75] [76]} Em general, há quatro tipos principais de morfología vírica:

Diagrama da estrutura do vírus do mosaico do fumo: o ARN viral está enrollado na hélice formada por subunidades proteicas repetidas.

Helicoidal

as cápsides helicoidais compõem-se de um único tipo de capsómero empilhado ao redor de um eixo central para formar uma estrutura helicoidal que pode ter uma cavidade central ou um cano oco. Esta formação produz viriones em forma de barra ou de fio, podem ser curtos e muito rígidos, ou longos e muito flexíveis. O material genético, normalmente ARN monocatenario, mas às vezes DNA monocatenario, fica unido à hélice proteica por interacções entre o ácido nucleico com ónus negativo e o ónus positivo das proteínas. Em general, a longitude de uma cápside helicoidal está em relação com a longitude do ácido nucleico que contém, e o diâmetro depende do tamanho e a distribuição dos capsómeros. O conhecido vírus do mosaico do fumo é um exemplo de vírus helicoidal.^[77]

Icosaédrica

a maioria de vírus que infectam os animais são icosaédricos ou quase-esféricos com simetría icosaédrica. Um icosaedro regular é a melhor maneira de formar uma carcasa fechada a partir de subunidades idênticas. O número mínimo requerido de capsómeros idênticos é doze, a cada um composto de cinco subunidades idênticas. Muitos vírus, como os rotavirus, têm mais de doze capsómeros e parecem esféricos, mantendo esta simetría. Os ápices dos capsómeros estão rodeados por outros cinco capsómeros e recebem o nome de pentones. As caras triangulares destes também se compõem de outros seis capsómeros e recebem o nome de hexones.^[78]

O vírus do Herpes tem uma envoltura lípida.

Envoltura

algumas espécies de vírus envolvem-se em uma forma modificada de uma das membranas celulares, ou bem é a membrana externa que rodeia uma célula hóspede infectada, ou bem membranas internas como a membrana nuclear ou o retículo endoplasmático, conseguindo assim uma bicapa lipídica exterior conhecida como envoltorio vírico. Esta membrana recheia-se de proteínas codificadas pelo genoma vírico e o do hóspede, a membrana lipídica em si e todos os carbohidratos presentes são codificados completamente pelo hóspede. O vírus da gripe e o HIV utilizam esta estratégia. A maioria de vírus envolvidos dependem da envoltura para infectar.^[79]

Complexos

o vírus têm uma cápside que não é nem puramente helicoidal, nem puramente icosaédrica, e que pode possuir estruturas adicionais como bichas proteicas ou uma parede exterior complexa. Alguns bacteriófagos (como o Fago T4) têm uma estrutura complexa que consiste em um corpo icosaédrico unido a uma bicha helicoidal (esta bicha actua como uma jeringa molecular, atacando e injectando o genoma do vírus à célula hóspede),^[80] que pode ter uma base hexagonal com fibras volumes proteicas que sobresalgan.

Os poxvirus são vírus grandes e complexos com uma morfología incomum. O genoma vírico está associado com proteínas dentro de uma estrutura discal central conhecida como nucleoide. O nucleoide está rodeado por uma membrana e dois corpos laterais de função desconhecida. O vírus tem uma envoltura exterior com uma espessa capa de proteína na superfície. A partícula em general é ligeiramente pleomorfa, com uma forma que pode ir da de um ovo à de um tijolo.^[81] Mimivirus é o vírus maior conhecido, com um diâmetro em seu cápside de 400 nm. De sua superfície projectam-se filamentos proteicos de 100 nm. A cápside, tomada em microscopio electrónico, tem uma forma hexagonal, de maneira que provavelmente é icosaédrica.^[82]

Algum vírus que infectam às Archaeas têm estruturas incomuns, que não estão relacionadas com nenhum outro vírus conhecido. Do mesmo modo, alguns bacteriófagos podem ter diferentes estruturas quanto a sua bicha, com formas algo raras com respeito a outro vírus.^[83]

Genoma

Pode-se ver uma enorme variedade de estruturas genómicas entre as espécies de vírus que, como grupo, contêm uma diversidade genómica superior à dos reinos de plantas, os animais ou as bactérias. Há milhões de diferentes tipos de vírus;^[3] e unicamente ao redor de 5.000 deles têm sido descritos detalhadamente.^[2] Um vírus tem um genoma composto de DNA ou bem de ARN, e recebem respectivamente os nomes de vírus DNA» e «vírus ARN». A grande maioria de vírus utilizam o ARN. O vírus das plantas tendem a ter ARN monocatenario e os bacteriófagos tendem a ter DNA bicatenario.^[84]

Os genomas víricos podem ser circulares, como os polyomaviridae ou lineares, como os adenoviridae. O tipo de ácido nucleico é irrelevante para a forma do genoma. No vírus ARN, o genoma com frequência está dividido em partes separadas dentro do virión, e qualifica-se-lhe de «segmentado». A cada segmento costuma codificar uma proteína e os segmentos costumam estar reunidos em uma cápside. Não é necessário que a cada segmento se encontre no mesmo virión porque o vírus em general é infeccioso, como o demonstra o Brome mosaic vírus.^[69]

Pouco importa o tipo de ácido nucleico, um genoma vírico pode ser ou bem monocatenario ou bicatenario. Os genomas monocatenarios consistem em um ácido nucleico não emparejado, similar à metade de uma escada de mão cortada ao meio. O vírus bicatenarios consistem em dois ácidos nucleicos emparejados e complementares, similares a uma escada de mão inteira. Algum vírus, como os Hepadnaviridae, contêm um genoma que é parcialmente bicatenario e parcialmente monocatenario.^[84]

No vírus ARN ou o vírus DNA monocatenarios, as correntes podem ser ou bem positivas (correntes plus) ou negativas (correntes minus), dependendo de se são complementares no ARN mensageiro (ARNm) vírico. O ARN viral positivo é idêntico ao ARNm viral e por tanto pode ser traduzido imediatamente pela célula hóspede. O ARN viral negativo é complementar do ARNm e por tanto deve ser convertido em ARN positivo por uma ARN polimerasa dantes de ser traduzido. A nomenclatura do DNA é similar à do ARN, quanto à «corrente codificadora» do ARNm vírico que lhe é complementar (-), e a «corrente não codificadora» que é uma cópia (+).^[84]

O tamanho do genoma varia muito entre espécies. Os genomas víricos mais pequenos só codifican quatro proteínas e pesam uns 106 daltons; os maiores pesam uns 108 daltons e codifican mais de uma centena de proteínas.^[84] O vírus ARN costumam ter genomas mais pequenos que o vírus DNA devido a uma taxa de erro mais alta à hora de se replicar, e têm um limite superior de tamanho. Acima deste limite, os erros na replicação do genoma fazem que o vírus seja inofensivo ou inclusive, incompetente. Para compensar isto, o vírus ARN com frequência iniciam um processo de segmentação no que o genoma é separado em moléculas mais pequenas, reduzindo assim as possibilidades de erro. Em mudança, o vírus DNA têm genomas maiores graças à elevada fidelidade de suas enzimas de replicação.^[85]

O vírus sofrem mudança genético por diversos mecanismos. Estes incluem um processo chamado deriva genética no que as bases individuais do DNA ou o ARN mutan em outras bases. A maioria destas mutaciones pontuas são imperceptibles pois a proteína que codifica o gene não muda, mas mesmo assim, pode conferir vantagens evolutivas como resistência aos medicamentos antivíricos.^[86] A mudança antigénico produz-se quando há uma mudança significativa no genoma do vírus. Isto ocorre como resultado de uma recombinación genética. Quando isto se produz no vírus da gripe, podem resultar pandemias.^[87] O vírus ARN costumam existir como quasiespecies ou em enxames de vírus da mesma espécie mas com sequências de nucleósidos do genoma ligeiramente diferentes. Estes grupos são um objectivo destacado pela selecção natural.^[88]

Os genomas segmentados oferecem vantagens evolutivas; diferentes cepas de um vírus com o genoma segmentado podem trocar e combinar genes, produzindo vírus progenénicos (ou descendentes) com características únicas. Isto recebe o nome de sexo vírico».^[89]

A recombinación genética é o processo pelo qual uma corrente de DNA é rompida e depois unida ao extremo de uma molécula de DNA diferente. Isto se pode produzir quando diferentes vírus infectam as mesmas células ao mesmo tempo, e estudos da evolução do vírus têm demonstrado que a recombinación tem um papel muito importante nas espécies estudadas.^[90] A recombinación é comum no vírus ARN e DNA.^{[91] [92]}

Ciclo do vírus

Micrografía mostrando viriones de hepatitis B.

Bacteriófago pertencente à ordem dos Caudovirales.

Parvovirus, a cada virión mede 20-30 nm. Este vírus é pertencente ao Vírus DNA monocatenario.

Micrografía electrónica de um rotavirus. A barra mede 100 nm.

Vírus do Nilo Ocidental pertencente à ordem Flaviviridae.

Micrografía do Vírus da inmunodeficiencia humana.

Micrografía feita do vírus de Ébola.

• A adesão ou absorción é uma união específica entre proteínas da cápside vírica e receptores específicos da superfície celular do hóspede, mas alguns bacteriófagos também são capazes de se aderir aos flagelos, vellosidades (pili) ou cápsulas presentes na superfície da bactéria hospedera. Para que isto suceda a bactéria deve conter o factor sexual "F" ou certas colicinas (factores de resistência contra agentes antimicrobianos). Os bacteriófagos filamentosos com DNA de corrente singela aderem-se às pontas destes pili enquanto os bacteriófagos esféricos de ARN aderem-se aos custados destes. A especificidad de união —proteína e cápside— determina-se pela variedade de hóspedes do vírus. Por exemplo, o HIV só infecta linfócitos T humanos, pois sua proteína de superfície, gp120, pode interactuar com o CD4 e com receptores da superfície do linfócito T. Este mecanismo tem evoluído para favorecer o vírus que só podem infectar células em que se podem replicar. A adesão ao receptor que pode induzir mudanças na proteína da envoltura viral que resultam na fusão das membranas viral e celular.
• A penetración segue à adesão;^{[n. 3]} o vírus introduzem-se na célula hóspede mediante endocitosis mediada por receptores ou por fusão de membrana. Isto recebe com frequência o nome de penetración vírica. A infecção das células vegetales é diferente à das células animais. As plantas têm uma parede celular rígida feita de celulosa e o vírus só podem entrar nas células quando se produz um trauma na parede celular.^[93] O vírus como o vírus do mosaico do fumo também podem se mover directamente às plantas, entre células, através de poros chamados plasmodesmos.^[94] As bactérias, como as das plantas, têm uma forte parede celular que o vírus têm que romper para infectar a célula. Algum vírus têm evoluído mecanismos para injectar seu genoma à célula bacteriana enquanto a cápside viral permanece no exterior.^[95]
• O despojo é o processo em que a cápside vírica é degradada por enzimas virales ou do hóspede, libertando assim o ácido nucleico do genoma vírico.
• A replicação implica a síntese de ARN mensageiro (ARNm) vírico em todos o vírus com rasgos de ARN positivos, a síntese de proteínas víricas, a montagem de proteínas víricas e a replicação do genoma viral. O processo de replicação é essencial para manter a estabilidade da informação genética contida no DNA. Esta replicação utiliza enzimas idênticas às envolvidas na replicação do DNA celular e uma característica comum é a presença de estruturas circulares temporárias pelo menos em algumas de dito processo.
• Depois da montagem de partículas víricas, com frequência produz-se uma modificação postraduccional das proteínas víricas. Em vírus como o HIV, esta modificação (às vezes chamada «maduración»), se produz após que o vírus tenha sido libertado da célula hóspede.^[96] A montagem pode produzir novas partículas virales. O vírus podem autoensamblarse em um processo similar à cristalización, já que as partículas virales, ao igual que os cristais, constituem estruturas que se encontram em um estado mínimo de energia livre. No entanto, o genoma viral também pode especificar certos factores "morfogenéticos" que não contribuem directamente a formar a estrutura do virión, mas são necessários para o processo de montagem. O fenómeno de autoensamblaje ocorre na formação de diversas estruturas biológicas.
• Os vírus são libertados da célula hóspede por lisis —um processo que mata a célula reventando sua membrana. O vírus envolvidos (como o HIV) são libertos da célula hóspede por gemación . Durante este processo, o vírus adquire seu envoltura, que é uma parte modificada da membrana plasmática do hóspede.

Tipos de vírus

O material genético e o método pelo qual o vírus se replicam, variam entre os diferentes tipos.

Vírus DNA 

A replicação do genoma da maioria de vírus DNA produz-se no núcleo da célula. Se a célula tem o receptor adequado à superfície, este vírus entram por fusão com a membrana celular ou por endocitosis. A maioria de vírus DNA são completamente dependentes da maquinaria de síntese de DNA e ARN da célula hóspede, e sua maquinaria de processamento de ARN. O genoma vírico deve atravessar a membrana nuclear da célula para aceder a esta maquinaria.^[97]

Vírus DNA bicatenario 

Este tipo de vírus tem seu material genético composto por DNA de dupla corrente e replica-se usando um DNA polimerasa, que é dependente do DNA e não do ARN. Este tipo de vírus, pelo geral, deve entrar no núcleo da célula hóspede dantes de que seja capaz de se replicar. Ademais, este vírus requerem das polimerasas da célula hóspede para replicar o genoma viral e, portanto, são altamente dependentes do ciclo celular. Para que possa se realizar a infecção e a produção de progenie do vírus se requer que a célula esteja na fase de replicação, que é quando as polimerasas da célula estão activas. O vírus pode forçar à célula a realizar a divisão celular e de forma crónica isto pode conduzir à transformação da célula e, em última instância, produzir cancro.

Vírus DNA monocatenario 

Este tipo de vírus possui em seu material genético DNA de corrente singela e replica-se usando um DNA polimerasa dependente do DNA —ao igual que o Vírus DNA bicatenario. A diferenças do vírus DNA bicatenarios, estes possuem um DNA infectante monocatenario (de corrente simples), isto é, formado por uma única corrente de nucleótidos, em lugar da habitual dupla hélice. Para que exista a replicação neste vírus, é necessário que o DNA de corrente simples se converta em DNA de corrente duplo nas células infectadas.

Vírus ARN 

O vírus ARN são únicos porque sua informação genética está codificada em ARN; isto quer dizer que usam o ácido ribonucleico (ARN) como material genético, ou bem que em seu processo de replicação precisa o ARN. A replicação costuma-se produzir no citoplasma. O vírus ARN podem-se classificar em quatro grupos segundo seu modo de replicação. A polaridad do ARN (se pode ser utilizado directamente ou não para produzir proteínas) determina em grande parte o mecanismo de replicação, e se o material genético é monocatenario ou bicatenario. O vírus ARN utilizam suas próprias ARN replicasses para criar cópias de sua genoma.^[98]

Vírus ARN bicatenario 

O vírus ARN bicatenario é vírus que possui ARN de corrente duplo em seu genoma. Como a maioria do vírus ARN, se replicam no citoplasma e não dependem das polimerasas das células hóspede como o fazem o vírus DNA, pois incluem estas enzimas no virión. A replicação costuma ser monocistrónica, o que significa que a cada um dos segmentos codifica uma sozinha proteína, a diferença de outro vírus que exibem uma tradução mais complexa. Umas características partícular destes é sua capacidade para levar a acabo a transcrição dos segmentos de ARN bicatenarios baixo as condições apropriadas dentro da cápside.

Vírus ARN monocatenario positivo 

O vírus ARN monocatenarios positivos têm ácido ribonucleico (ARN) de corrente singela de sentido positivo como material genético e não se replicam usando DNA intermediário. O vírus ARN positivos são idênticos ao ARNm viral e portanto podem ser imediatamente traduzidos pela célula hóspede. Ainda que o ARN apurado de um vírus positivo pode causar directamente uma infecção, é menos infeccioso que o vírus completo. A replicação tem lugar principalmente no citoplasma e não é tão dependente do ciclo celular como no vírus DNA. O vírus ARN de sentido positivo têm genomas com a mesma polaridad do ARNm e podem ser empregues directamente para a síntese de proteínas usando a maquinaria de tradução da célula hóspede. Uma destas proteínas codificadas é a ARN replicasa, uma ARN polimerasa que copia o ARN viral sem necessidade de passar por uma corrente de DNA intermediária.

Vírus ARN monocatenario negativo 

Este vírus tem ácido ribonucleico (ARN) de corrente singela de sentido negativo como material genético e não se replica usando DNA intermediário. O ARN viral negativo é complementar do ARNm e portanto deve converter-se em ARN positivo por uma ARN polimerasa dantes da tradução. O ARN apurado de um vírus negativo não é por si mesmo infeccioso já que precisa ser traduzido em ARN positivo. O vírus ARN de sentido negativo utilizam uma ARN polimerasa ou transcriptasa para formar ARN de sentido positivo. Isto significa que o vírus deve contribuir a enzima ARN polimerasa já que esta é dependente do ARN. A molécula ARN de sentido positivo então actua como um ARNm viral, que se traduz em proteínas pelos ribosomas do hóspede. A proteína resultante dedica-se directamente à produção dos elementos dos novos viriones, tais como as proteínas da cápsida e a ARN replicasa, que se encarrega da produção de novas moléculas de ARN de sentido negativo.

Vírus ARN monocatenario retrotranscrito 

Um vírus ARN monocatenario retrotranscrito (ou vírus ssRNA-RT) é um vírus com ARN de corrente singela em sua genoma que se replica na célula hóspede mediante transcrição inversa, isto é, mediante a formação de DNA a partir do molde ARN. Este vírus usam transcriptasa inversa codificada viralmente, isto é, um DNA polimerasa dependente do ARN, para produzir DNA a partir do genoma ARN viral. Este DNA com frequência integra-se no genoma do hóspede, como no caso dos retrovirus e seudovirus, onde é replicado e transcrito pelo hóspede.

Vírus DNA bicatenario retrotranscrito 

O vírus de transcrição inversa replicam-se mediante a transcrição inversa, que é a formação de DNA a partir de um modelo de ARN. O vírus de transcrição inversa que contêm um genoma de ARN utilizam um intermediário de DNA para se replicar, enquanto os que contêm um genoma de DNA utilizam um intermediário de ARN durante a replicação do genoma.

Efeitos na célula hóspede

A variedade de efeitos estruturais e bioquímicos do vírus sobre as células hóspede é grande.^[99] Recebem o nome de efeitos citopáticos».^[100] A maioria de infecções víricas acabam provocando a morte da célula hóspede, entre cujas causas estão a lisis da célula, as alterações da membrana superficial da célula e a apoptosis.^[101] Com frequência, a morte da célula é causada pelo desemprego de suas actividades normais devido à exclusão por proteínas específicas do vírus, que não são todas componentes da partícula vírica.^[102]

Algum vírus não causam mudanças aparentes na célula infectada. As células em que o vírus é latente e inactivo apresentam poucos signos de infecção e com frequência funcionam normalmente.^[103] Isto causa infecções persistentes e o vírus com frequência permanece durmiente durante muitos meses ou anos. Leste costuma ser o caso do herpes simples.^{[104] [105]} Algum vírus, como o vírus de Epstein-Barr, com frequência fazem proliferar as células sem causar malignidad,^[106] mas outros, como os papilomavirus, são uma causa demonstrada de cancro.^[107]

Classificação

As classificações tentam descrever a diversidade de vírus dando-lhes nome e agrupando segundo suas semelhanças. Em 1962, André Lwoff, Robert Horne e Paul Tournier foram os primeiros em desenvolver uma forma de classificação do vírus, baseada no sistema hierárquico linneano.^[108] Este sistema baseia a classificação em fios, classes, ordens, famílias, géneros e espécies. Os vírus foram agrupados segundo suas propriedades compartilhadas (não as de seus hóspedes) e o tipo de ácido nucleico do que se compõe seu genoma.^[109] Posteriormente formou-se Comité Internacional de Taxonomía de Vírus.

Classificação do ICTV

O Comité Internacional de Taxonomía de Vírus (ICTV) desenvolveu o sistema de classificação actual e escreveu pautas que davam mais importância a certas propriedades do vírus para manter a uniformidad familiar. Um sistema universal para classificar o vírus e uma taxonomía unificada têm sido estabelecidos desde 1966. O 7 º Relatório do ICTV formalizou pela primeira vez o conceito de espécie vírica como o taxón mais baixo de uma hierarquia ramificada de taxones de vírus.^{[n. 4] [110]} No entanto, actualmente só se estudou uma pequena parte de toda a diversidade do vírus, e análises de mostras obtidas de humanos revelam que aproximadamente um 20% de sequências víricas recuperadas não têm sido observadas anteriormente. Mostras do ambiente, como sedimentos marinhos e oceánicos, revelam que a grande maioria de sequências são completamente novas.^[111]

A estrutura geral da taxonomía é a seguinte:

Order (-virales)

Família (-viridae)

Subfamilia (-virinae)

Género (-vírus)

Espécie (-vírus)

A taxonomía actual do ICTV (2008) reconhece cinco ordens: os caudovirales, os herpesvirales, os mononegavirales, os nidovirales e os picornavirales. O comité não distingue formalmente entre subespecies, cepas e isolamentos. Ao todo, há cinco ordens, 82 famílias, 11 subfamilias, 307 géneros, 2.083 espécies e uns 3.000 tipos que ainda não têm sido classificados.^{[112] [113]}

Classificação Baltimore

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Esquema da classificação Baltimore do vírus.

O biólogo ganhador do Prêmio Nobel David Baltimore desenhou o sistema de classificação de Baltimore.^{[37] [114]} O sistema de classificação do ICTV é utilizado em combinação com o sistema de classificação de Baltimore na classificação moderna do vírus.^{[115] [116] [117]}

A classificação de Baltimore do vírus baseia-se no mecanismo de produção de ARNm. O vírus devem gerar ARNm de seu genoma para produzir proteínas e replicar-se, mas a cada família de vírus utiliza mecanismos diferentes. O genoma do vírus pode ser monocatenario (ss) ou bicatenario (ds), de ARN ou DNA, e podem utilizar ou não a transcriptasa inversa. Ademais, o vírus ARN monocatenarios podem ser ou positivos (+) ou negativos (-). Esta classificação reparte o vírus em sete grupos:

• I: Vírus dsDNA (ej., adenovirus, herpesvirus, poxvirus)

• II: Vírus ssDNA (ej., parvovirus)

• III: Vírus dsARN (ej., reovirus)

• IV: Vírus (+)ssRNA (ej., picornavirus, togavirus)

• V: Vírus (-)ssRNA (ej., Ortomixovirus, rabdovirus)

• VI: Vírus ssRNA-RT (ej., retrovirus)

• VII: Vírus dsDNA-RT (ej., herpesviridae)

Como exemplo da classificação vírica, o vírus da varicela, varicela zoster (VZV), pertence à ordem dos herpesvirales, a família dos Herpesviridae, a subfamilia dos Alphaherpesvirinae e o género Varicellovirus. O VZV encontra-se no grupo I da classificação de Baltimore porque é um vírus DNA bicatenario que não utiliza a transcriptasa inversa.

Vírus e doenças humanas

Representação das principais infecções víricas e as principais espécies envolvidas nestas.^{[118] [119]}

Exemplos de doenças humanas comuns provocadas por vírus incluem o resfriado, a gripe, a varicela e o herpes simples.^{[120] [121] [122]} Muitas doenças graves como o ébola, o SIDA, a gripe das aves e o SARS são causadas por vírus.^{[123] [124] [125]} A capacidade relativa do vírus de provocar doenças descreve-se em termos de «virulencia». Outras doenças estão a ser pesquisadas para descobrir se seu agente causante também é um vírus, como a possível conexão entre o herpesvirus humano 6 (HHV6) e doenças neurológicas como a esclerosis múltipla e a síndrome de fadiga crónica.^[126] Actualmente existe um debate sobre se o bornaviridae, antigamente considerado a causa de doenças neurológicas nos cavalos, poderia ser a causa de doenças psiquiátricas nos humanos.^[127]

O vírus têm diferentes mecanismos mediante os quais causam doenças a um organismo, que dependem em grande parte na espécie de vírus. Os mecanismos a nível celular incluem principalmente a lisis da célula, isto é, a ruptura e posterior morte da célula. Nos organismos pluricelulares, se morrem demasiadas células do organismo em general começará a sofrer seus efeitos. Ainda que o vírus causam uma disrupción da homeostasis saudável, provocando uma doença, também podem existir de maneira relativamente inofensiva em um organismo. Um exemplo seria a capacidade do vírus do herpes simples de permanecer em um estado durmiente dentro do corpo humano. Isto recebe o nome de «latencia»^[128] e é uma característica de todos os herpesvirus, incluindo o vírus de Epstein-Barr (que causa mononucleosis infecciosa) e o vírus da varicela zoster (que causa a varicela). As infecções latentes de varicela podem gerar-se posteriormente na etapa adulta do ser humano em forma da doença chamada herpes zóster.^[129] No entanto, este vírus latentes algumas vezes costumam ser beneficiosos, incrementando a inmunidad do corpo contra alguns seres patogénicos, como é o caso do Yersinia pestis.^[130] Quando alguma doença viral volta a reincidir em qualquer etapa da vida se conhece popularmente como culebrilla.

Algum vírus podem causar infecções permanentes ou crónicas, em que o vírus continuam replicando no corpo apesar dos mecanismos de defesa do hóspede.^[131] Isto é habitual nas infecções de vírus da hepatitis B e da hepatitis C. Os doentes crónicos são conhecidos como portadores, pois servem de reservorio do vírus infecciosos.^[132] Em populações com uma proporção elevada de portadores, diz-se que a doença é endémica.^[133] Algum vírus podem mutar dentro das células hóspedes, reforçando seus defesas contra diversos antivirais, processo conhecido como mutación.^[134]

Epidemiología

A epidemiología viral é o ramo da ciência médica que estuda a transmissão e o controle de infecções víricas nos humanos. A transmissão de vírus pode ser vertical (de mãe a filho) ou horizontal (de uma pessoa a outra). Exemplos de transmissão vertical incluem o vírus da hepatitis B ou o HIV, em que o bebé já nasce infectado com o vírus.^[135] Outro exemplo mais raro é o vírus da varicela zóster. Normalmente causa infecções relativamente leves nos humanos, mas pode resultar fatal para os fetos e os bebés recém nascidos.^[136] A transmissão horizontal é o mecanismo de contágio de vírus mais estendido. A transmissão pode ser por intercâmbio de sangue ou pela mudança de fluídos na actividade sexual (ej., HIV, hepatitis B e hepatitis C), pela boca pelo intercâmbio de saliva (ej., vírus de Epstein-Barr), por alimentos ou água contaminados (ej., norovirus), pela respiração de vírus em forma de aerosol (ej., vírus da gripe) ou por insectos vetores como os mosquitos (ej., dengue ou malaria). A taxa e a velocidade da transmissão de infecções víricas dependem de factores como a densidade de população, o número de indivíduos susceptíveis (os que não são inmunes),^[137] a qualidade do sistema sanitário e o tempo.^[138]

A epidemiología utiliza-se para romper a corrente de infecções em populações durante brotes de doenças víricas.^[139] Utilizam-se medidas de controle baseando no conhecimento do modo de transmissão do vírus. Uma vez identificado o vírus, às vezes pode-se romper a corrente de infecções por médio de vacinas. Quando não se pode contar com vacinas, podem resultar eficientes o saneamiento e a desinfección. Com frequência isolam-se as pessoas infectadas do resto da comunidade, e os que têm estado expostos ao vírus são postos em cuarentena .^[140] Para controlar o brote de febre aftosa em bovinos britânicos em 2001, sacrificaram-se milhares de cabeças de ganhado.^[141] A maioria de infecções víricas dos humanos e outros animais têm um período de incubación durante o qual a infecção não causa nenhum signo ou sintoma.^[142] Os períodos de incubación das doenças víricas vão desde uns em vários dias até semanas, mas são conhecidos no caso de muitas infecções.^[143] Depois do período de incubación há um «período de comunicabilidad», um tempo durante o qual o indivíduo ou animal infectado é contagioso e pode infectar outra pessoa ou animal.^[144] Este período também é conhecido em muitas infecções, e o conhecimento da longitude de ambos períodos é importante no controle de brotes.^[145] Quando um brote causa uma proporção inusualmente elevada de infecções em uma população, comunidade ou região, se lhe chama epidemia. Se um brote estende-se em todo mundo se lhe chama pandemia.^[146]

Epidemias e pandemias

Reconstrução do tenebroso vírus da gripe espanhola que chegou a matar a cerca do 5% da população humana entre 1918 e 1919. É considerada a mais grave pandemia em toda a história da humanidade.

Artigos principais: Vírus de Ébola e Varicela

As populações amerindias foram devastadas por doenças contagiosas, especialmente a viruela, levada a América pelos colonos europeus. É incerto o número de nativos americanos morridos por doenças estrangeiras após a chegada de Colón a América, mas estimou-se que foi o 70% da população indígena. Os estragos causados por esta doença contribuíram significativamente às tentativas dos europeus de afugentar ou conquistar a população nativa.^{[147] [148] [149] [150] [151] [152] [153]} Uma pandemia é uma epidemia global. A pandemia de gripe de 1918, com frequência chamada gripe espanhola, foi uma pandemia de gripe de categoria 5 provocada por um vírus da gripe A inusualmente grave e mortal. As vítimas com frequência eram adultos jovens sãos, em contraste com a maioria de brotes de gripe, que afectam predominantemente pacientes juvenis, grandes ou débis.^[154] A pandemia de gripe espanhola durou de 1918 a 1919. As estimativas mais antigas dizem que matou entre 40 e 50 milhões de pessoas,^[155] enquanto as mais recentes sugerem que poderia ter morrido até 100 milhões de pessoas, ou um 5% da população mundial em 1918.^[156]

A maioria de pesquisadores acham que o HIV originou-se na África subsaariana durante o século XX;^[157] e actualmente é uma pandemia, com um número estimado de 38,6 milhões de doentes em todo mundo.^[158] O Programa Conjunto das Nações Unidas sobre o HIV/SIDA (UNAIDS) e a Organização Mundial da Saúde (OMS) estimam que o SIDA tem matado a mais de 25 milhões de pessoas desde que foi reconhecida pela primeira vez o 5 de junho de 1981, sendo uma das epidemias mais destructivas da história.^[159] Em 2007 teve 2,7 milhões de infecções com HIV e duas mortes relacionadas com este vírus.^[160]

Alguns patogénicos víricos muito letais são membros da família dos Filoviridae. Os Filovirus são vírus similares a filamentos que causam a febre hemorrágica vírica, e incluem o Ébola e o vírus de Marburg. O vírus de Marburg atraiu a atenção da imprensa em abril de 2005 por um brote em Angola . O brote, que começou em 2004 e se estendeu em 2005, foi a pior epidemia do mundo de qualquer tipo de febre hemorrágica vírica.^[161]

Em 2009, surgiu em México , uma suposta pandemia de Influenzavirus A ( H1N1);^[162] conhecido como Vírus H1N1/09 Pandémico.^[163] A origem da infecção é uma variante da cepa H1N1, com material genético proveniente de uma cepa aviaria, duas cepas porcinas e uma humana que sofreu uma mutación e deu um salto entre espécies (ou heterocontagio) dos porcos aos humanos, e contagiándose de pessoa a pessoa.^[164] A pandemia foi classificada, segundo a OMS, de Nível 6. Aproximadamente, morreram 14.286 em todo mundo por causa desta doença.^[165]

Cancro

O vírus são uma causa estabelecida de cancro nos humanos e outras espécies. Os cancros virales são demasiado raros e só ocorrem de umas quantas pessoas (ou animais). O vírus que produzem cancro podem provir de muitas famílias, tanto de vírus DNA como de vírus ARN, e não unicamente do oncovirus (um termo obsoleto para se referir aos retrovirus). O desenvolvimento do cancro pode dever-se a grande quantidade de factores como a debilidade inmunitaria do hóspede e mutaciones neste.^{[166] [167]} O vírus mais importantes sócios com cancros humanos são o papilomavirus humano, o vírus da hepatitis B, o vírus de Epstein-Barr, e o vírus T-linfotrópico humano. O mais recente descoberta de um vírus que causa cancro é o poliomavirus (Merkel cell polyomavirus) que é a causa de um raro cancro de pele denominado carcinoma de células de Merkel.^[168]

O vírus da hepatitis podem causar uma infecção crónica que provoca cancro de hígado.^{[169] [170]} A infecção com vírus T-linfotrópico humano pode causar paraparesia espástica tropical e leucemia de linfócitos T do adulto.^[171] Os papilomavirus humanos são uma causa estabelecida de cancro de cérvix , pele, ânus e pene.^[172] Dentro dos Herpesviridae, o human herpesvirus 8 causa sarcoma de Kaposi e linfoma das cavidades corporales, e o vírus de Epstein-Barr causa linfoma de Burkitt, doença de Hodgkin, transtorno linfoproliferativo dos linfócitos B e carcinoma nasofaríngeo.^[173] O Merkel cell poliomavirus está estreitamente relacionado com o SV40 e com os poliomavirus do rato que têm sido usados como modelos de animais para o vírus do cancro desde faz 50 anos.^[174]

Resposta inmune do hóspede

A primeira linha de defesa do organismo contra o vírus é o sistema inmunitario innato. Esteja inclui as células e outros mecanismos que defendem ao organismo da infecção de uma forma não específica. Isto significa que as células do sistema innato reconhecem e respondem aos agentes patogénicos de uma maneira genérica, mas, a diferença do sistema inmune adaptativo, não conferem protecção de longa duração ou inmunidad.^[175]

O ARN interferente é uma importante defesa innata contra o vírus.^[176] Muitos vírus têm uma estratégia de replicação que implica ARN bicatenario (dsRNA). Quando tais vírus infectam a uma célula e libertam sua molécula ou moléculas de ARN, imediatamente uma proteína complexa denominada dicer se une ao ARN e o corta em pedaços mais pequenos. Uma via bioquímica denominada complexo RISC activa-se e degrada o ARNm viral. Os rotavirus evitam este mecanismo não se despindo completamente dentro da célula. O dsRNA genómico continua protegido no interior do núcleo do virión e libertam-se os novos ARNm produzidos através dos poros da cápside.^{[177] [178]}

Quando o sistema inmunitario adaptativo de um vertebrado encontra um vírus, produz anticuerpos específicos que se unem ao vírus e o fazem não infeccioso, o que se denomina inmunidad humoral. Dois tipos de anticuerpos são importantes. O primeiro denomina-se IgM e é altamente eficaz para neutralizar o vírus, mas só é produzido pelas células do sistema inmune durante umas poucas semanas. O segundo, denominado IgG, produz-se indefinidamente. A presença de IgM no sangue do hóspede utiliza-se para determinar uma infecção aguda, enquanto o IgG indica uma infecção no passado.^[179] Os dois tipos de anticuerpos analisam-se quando se levam a cabo as provas de inmunidad .^[180]

Uma segunda linha de defesa dos vertebrados em frente ao vírus denomina-se inmunidad celular e consiste nas células inmunitarias conhecidas como linfócitos T. As células do organismo constantemente mostram curtos fragmentos de suas proteínas na superfície celular. Se um linfócito T reconhece em uma célula um fragmento suspeito de ser viral, destrói dita célula e a seguir produz-se uma proliferación dos linfócitos T específicos para esse vírus. Os macrófagos são as células especialistas na apresentação antigénica.^{[181] [182]} A produção de interferón é um importante mecanismo que intervém também na defesa.^[183]

Não todas as infecções por vírus produzem desta maneira uma resposta inmune protectora. O HIV evade ao sistema inmunológico pela mudança constante da sequência de aminoácidos das proteínas na superfície do virión. Este persistentes vírus eludem o controle mediante o sequestro e bloqueio da apresentação antigénica, resistência às citoquinas, evasão às actividades dos lifocitos T, inactivación da apoptosis, e a mudança antigénico.^[184] Outro vírus, denominados vírus neurotróficos", propagam-se no sistema neural, onde o sistema inmunológico pode ser incapaz de chegar a eles.

Prevenção

Dado que o vírus utilizam a maquinaria de uma célula hóspede para reproduzir-se e residem no interior, são difíceis de eliminar sem matar a célula hóspede. Os enfoques médicos mais eficientes para enfrentar às doenças víricas conhecidos até agora são as vacinas, que oferecem resistência à infecção, e os antivirais.

Vacinas

A vacunación é uma forma barata e eficaz para a prevenção das infecções causadas pelo vírus. As vacinas utilizaram-se para prevenir as doenças virales desde muito dantes à descoberta do vírus. Seu uso tem dado lugar a uma dramática diminuição da morbilidad (doença) e mortalidade (morte) sócia a infecções virales como poliomielitis, sarampión, paperas e rubéola.^[185] A viruela tem sido erradicada.^[186] Na actualidade dispõe-se de vacinas para prevenir mais de treze infecções virales nos seres humanos,^[187] e algumas mais utilizam-se para prevenir infecções virales em animais.^[188] O processo de vacunación baseia-se na ideia de que se pode conseguir inmunidad específica contra uma doença,^[189] em particular se se provoca esta em condições controladas de maneira que o indivíduo não padece os sintomas associados com dita doença e o sistema inmune reage produzindo um arsenal de anticuerpos e células inmunes com capacidade para destruir ou neutralizar qualquer outra invasão por parte do mesmo agente infeccioso, como os linfócitos T; que são os responsáveis por coordenar a resposta inmune celular.^[190]

As vacinas podem consistir em vírus vivos atenuados ou em vírus mortos, ou em só as proteínas virales (antígenos).^[191] As vacinas vivas contêm formas debilitadas do vírus que causa a doença. As vacinas vivas podem ser perigosas quando se administram às pessoas inmunodeficientes, já que nestas pessoas inclusive o vírus debilitado pode causar a doença original.^[192] No entanto, a vacina contra o vírus da febre amarela, obtida de uma cepa atenuada denominada 17D, é possivelmente uma das vacinas mais seguras e eficazes fabricadas.

A biotecnología e as técnicas de engenharia genética utilizam-se para produzir vacinas de subunidades. Estas vacinas usam só a cápside de proteínas do vírus. A vacina da hepatitis B é um exemplo deste tipo de vacina.^[193] As vacinas de subunidades são seguras para pacientes inmunodeficientes, já que não podem causar a doença.^[194]

Medicamentos antivirais

O fármaco antiviral zidovudina (AZT), análogo da timidina.

O primeiro fármaco que se apresentou como agente antiviral verdadeiramente selectivo e com sucesso foi o aciclovir;^[195] que foi utilizado como tratamento profiláctico do herpes genital e cutáneo, e também no tratamento das lesões causadas pelo Herpes zoster.^[196] Durante os últimos vinte anos, o desenvolvimento de fármacos antivirais continuou aumentado rapidamente, impulsionado pela epidemia do SIDA. Os medicamentos antivirais são com frequência «análogos de nucleósidos» (falsos nucleósidos, os blocos de construção dos ácidos nucleicos) que o vírus incorporam a seus genomas durante a replicação. O ciclo de vida do vírus então detém-se como as novas correntes de DNA sintetizadas são defeituosas. Isto se deve a que os análogos carecem dos grupos hidroxilos que junto aos átomos de fósforo formam os enlaces da forte «coluna vertebral» da molécula de DNA. A isto se lhe denomina interrupção da corrente de DNA.^[197] Exemplos de análogos de nucleósidos são o aciclovir para tratar o vírus do herpes e lamivudina para as infecções de HIV e hepatitis B. Aciclovir é um dos fármacos antivirais mais antigos e frequentemente prescritos.^[198]

Guanosina.

O fármaco antiviral aciclovir, análogo da guanosina.

A hepatitis C é causado por um vírus ARN. No 80% das pessoas infectadas, a doença é crónica e sem tratamento continuam sendo infecciosas para o resto de suas vidas. No entanto, agora existe um tratamento efectivo com o fármaco ribavirina, um análogo de nucleósido, em combinação com interferón.^[199] Actualmente está a desenvolver-se uma estratégia similar com lamivudina para o tratamento dos portadores crónicos de hepatitis B.^[200] Outros fármacos antivirais em uso têm como objectivo diferentes etapas do ciclo replicativo viral. O HIV depende de uma enzima proteolítica denominada proteasa HIV-1 para ser plenamente infeccioso. Existe uma classe de medicamentos denominados inhibidores da proteasa que têm sido desenhados para inactivar esta enzima.

O SIDA, provocado pelo HIV, tem um tratamento antiviral de zidovudina (azidotimidina ou AZT). A zidovudina é um potente inhibidor da transcriptasa inversa (RT), enzima essencial no processo de replicação do HIV. No entanto, seus efeitos não são duradouros e em alguns casos, estes são inúteis, já que o HIV é um retrovirus e seu genoma de ARN deve ser transcrito pela RT para converter em uma molécula de DNA que constitui o provirus. A zidovudina não tem nenhum efeito sobre o provirus, já que só inhibe sua formação mais não a expressão desta nas células hóspedes. Por outra parte, o uso duradouro de zidovudina poderia provocar uma mutación do HIV, fazendo resistente ao vírus a este tratamento.

Infecção em outras espécies

O vírus infectam todo o tipo de vida celular e, ainda que o vírus existem em todo mundo, a cada espécie celular tem um grupo de vírus específico, que com frequência só infectam esta espécie.^[201] Os vírus são importantes patogénicos do ganhado. Doenças como a febre aftosa e a língua azul são causadas por vírus.^[202] Os animais de companhia (como cães, gatos e cavalos), se não se lhes vacina, são susceptíveis a infecções víricas graves. O parvovirus canino é causado por um pequeno vírus DNA e as infecções com frequência são fatais nos cachorros.^[203] Como todos os invertebrados, a abeja do mel é susceptível a muitas infecções víricas.^[204] Felizmente, a maioria de vírus coexisten de maneira inofensiva com seu hóspede e não causam signos ou sintomas de doença.^[205]

Plantas

Há muitos tipos de vírus das plantas, mas com frequência só causam uma perda de produção, e não é economicamente viável tentar os controlar. O vírus das plantas com frequência são transmitidos de uma planta a outra por organismos conhecidos como vetores. Normalmente são insectos, mas também se demonstrou que alguns hongos, nemátodos e organismos unicelulares são vetores. Quando se considera económico o controle de infecções por fitovirus (nos frutos perennes, por exemplo), os esforços se concentram em matar aos vetores e eliminar hóspedes alternativos como más ervas.^[206] Os fitovirus são inofensivos para os humanos e demais animais, pois só se podem reproduzir em células vegetales vivas.^[207]

As plantas têm mecanismos de defesa elaborados e eficientes contra o vírus. Um dos mais eficientes é a presença dos chamados genes de resistência (R). A cada gene R confere resistência a um vírus determinado desencadeando zonas localizadas de morte celular ao redor da célula infectada, que se podem ver a simples vista em forma de manchas grandes. Isto detém a expansão da infecção.^[208] A interferência do ARN também é uma defesa efectiva nas plantas. Quando estão infectadas, as plantas com frequência produzem desinfectantes naturais que matam o vírus, como o ácido salicílico, o óxido nítrico e moléculas reactivas de oxigénio.^[209]

Bactérias

Os bacteriófagos são um grupo extremamente comum e diverso de vírus. Por exemplo, os bacteriófagos são a forma mais comum de entidade biológica nos meios acuáticos; nos oceanos há até mais dez vezes deste vírus que de bactérias,^[210] atingindo níveis de 250 milhões de bacteriófagos por milímetro de água marinha.^[211] Este vírus infectam bactérias específicas unindo-se a moléculas receptoras de superfície e entrando na célula. Em um período curto de tempo (em alguns casos em uns minutos), as polimerasas bacterianas começam a traduzir ARN vírico em proteína. Estas proteínas convertem-se em novos viriones dentro da célula, proteínas colaboradoras que ajudam a se parecer novos viriones, ou proteínas implicadas na lisis celular. As enzimas víricos colaboram na destruição da membrana celular e, no caso do fago T4, um pouco mais de vinte minutos após a inyección já se podem libertar mais de 300 fagos.^[212]

O mecanismo principal pelo que as bactérias se defendem dos bacteriófagos é produzindo enzimas que destroem o DNA alheio. Estas enzimas, telefonemas endonucleases de restrição, fragmentan o DNA vírico que os bacteriófagos introduzem nas células bacterianas.^[213] As bactérias também têm um sistema que utiliza sequências CRISPR para reter fragmentos do genoma de vírus que se encontraram no passado, o que lhes permite impedir a replicação do vírus mediante uma forma de interferência do ARN.^{[214] [215]} Este sistema genético proporciona às bactérias uma inmunidad adquirida às infecções.

Archaea

Algum vírus replicam-se dentro dos arqueas, trata-se de vírus DNA que parecem não ter relação com nenhuma outra forma de vírus e que têm uma variedade de formas incomuns, como garrafas, barras com um gancho ou inclusive lágrimas. Este vírus têm sido estudados em maior detalhe nos termófilos, em particular as ordens Sulfolobales e Thermoproteales.^{[4] [83]} A defesa contra este vírus podem incluir a interferência do ARN de sequências de sequências repetidas de DNA do genoma arqueobacterial que estão relacionadas com os genes do vírus.^{[216] [217]}

Aplicações

Ciências da vida e medicina

Os vírus são importantes para o estudo da biologia molecular e celular, pois são sistemas singelos que se podem utilizar para manipular e pesquisar o funcionamento das células.^[218] O estudo e o uso do vírus tem oferecido informação valiosa sobre aspectos da biologia celular.^[219] Por exemplo, o vírus têm resultado úteis no estudo da genética e têm contribuído a compreender os mecanismos básicos da genética molecular, como a replicação do DNA, a transcrição, a maduración do ARN, a tradução, o transporte de proteínas e a inmunología.

Os genetistas com frequência utilizam vírus como vetores para introduzir genes em células que estão a estudar. Isto é útil para fazer que a célula produza uma substância alheia, ou para estudar o efeito da introdução de um novo gene no genoma. A este processo denomina-se-lhe transducción. De maneira similar, a viroterapia utiliza vírus como vetores para tratar diversas doenças, pois podem se dirigir especificamente a células e ao DNA. Tem um uso prometedor no tratamento do cancro e na terapia genética. Cientistas do este da Europa têm utilizado a terapia fágica como alternativa aos antibióticos desde faz um tempo, e o interesse por este enfoque está a crescer devido ao alto nível de resistência aos antibióticos observado actualmente em algumas bactérias patogénicas.^[220]

Materiais cientistas e nanotecnología

As tendências actuais em nanotecnología prometem fazer um uso bem mais versátil do vírus. Desde o ponto de vista de um cientista de materiais, os vírus podem ser considerados nanopartículas orgânicas. Sua superfície porta ferramentas específicas desenhadas para cruzar as barreiras da célula hóspede. O tamanho e a forma do vírus, bem como o número e a natureza dos grupos funcionais de sua superfície, estão definidos com precisão. Por tanto, os vírus são utilizados habitualmente em ciência de materiais como carcasas de modificações de superfície unidas de forma covalente. Uma qualidade particular do vírus é que podem ser desenhados por evolução dirigida. As técnicas potentes desenvolvidas pelas ciências da vida estão a ser a base de enfoques de engenharia para os nanomateriales, abrindo uma grande variedade de usos bem mais lá da biologia e a medicina.^[221]

Devido a seu tamanho, forma e estruturas químicas bem definidas, o vírus têm sido utilizados como moldes para organizar materiais a nanoescala. Exemplos recentes incluem o trabalho feito no Naval Research Laboratory de Washington D. C., utilizando partículas do Cowpea mosaic vírus (CPMV) para amplificar sinais em sensores baseados em chips de DNA. Neste uso, as partículas víricas separam as tinciones fluorescentes utilizadas com o fim de evitar a formação de dímeros não fluorescentes que actuem como extintores.^[222] Outro exemplo é o uso do CPMV como nanoplaca de provas para moléculas electrónicas.^[223]

Armas

A capacidade do vírus de causar epidemias devastadoras nas sociedades humanas tem levantado a preocupação que se possam converter em armas biológicas. A preocupação aumentou após que se conseguisse recrear o infame vírus da gripe espanhola em um laboratório.^[224] O vírus da viruela devastou numerosas sociedades ao longo da história dantes de ser erradicado. Actualmente só existe em vários laboratórios seguros em diversos lugares do mundo,^[225] mas os temores que possa ser utilizado como arma não estão totalmente infundados;^[225] a vacina da viruela não é segura —durante os anos anteriores à erradicación da viruela, caiu mais gente gravemente doente como resultado da vacunación que pela própria viruela^[226] — e a vacunación para a viruela já não se pratica.^[227] Por este motivo, grande parte da população humana actual quase não tem resistência à viruela.^[225]

Notas

Fontes

Referências

Bibliografía

• Collier, Leslie; Balows, Albert; Sussman, Max (1998) Topley and Wilson's Microbiology and Microbial Infections ninth edition, Volume 1, Virology, volume editors: Mahy, Brian and Collier, Leslie. Arnold. ISBN 0-340-66316-2.
• Dimmock, N.J; Easton, Andrew J; Leppard, Keith (2007) Introduction to Modern Virology sixth edition, Blackwell Publishing, ISBN 1-4051-3645-6.
• Knipe, David M; Howley, Peter M; Griffin, Diane E; Lamb, Robert A; Martin, Malcolm A; Roizman, Bernard; Straus Stephen E. (2007) Fields Virology, Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 0-7817-6060-7.
• Shors, Teri (2008). Understanding Viruses. Jones and Bartlett Publishers. ISBN 0-7637-2932-9.

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