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Vírus de animais e humanos

Vírus dos seres humanos e de outros animais. A classificação de Baltimore. Ciclo de vida do HIV.

Pontos Principais:

  • Há inúmeros diferentes tipos de vírus que infectam humanos e outros animais, alguns causando sérias condições, outros não.
  • Os vírus podem ser classificados de acordo com o sistema de Baltimore e vírus que infectam humanos ocorrem em todas as suas sete categorias.
  • O vírus da imunodeficiência humana (HIV, do inglês "human immunodeficiency virus"), que causa a síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS, igualmente do inglês "acquired immune deficiency syndrome") é um retrovírus.

Introdução

Você já teve gripe ou catapora? Se sim, então você teve um encontro de perto com os vírus! Quer você sonhe em um dia encontrar uma cura para a AIDS ou simplesmente queira evitar o surto de gripe deste ano, você provavelmente está familiarizado com o incômodo que pode ser causado pelas infecções virais (e minimizado por vacinas e tratamentos).
Vírus humanos vêm em diferentes tipos e têm uma variedade de efeitos. Alguns nos fazem doentes por um ou dois dias antes de desaparecerem, enquanto outros nos acompanham para o resto da vida. Alguns são um pequeno incômodo, enquanto outros, como o Ebola, podem causar complicações que põem a vida em risco.
Devido ao impacto em nossa saúde e qualidade de vida, muitos vírus humanos (e vírus animais correlatos) foram estudados detalhadamente. Vamos observar alguns deles.

Como um vírus de animais se parece?

Como outros vírus, vírus animais são pequenos pacotes de proteínas e ácidos nucleicos. Eles tem um envoltório de proteína, ou capsídeo, e material genético feito de DNA ou RNA que está comprimido em seu interior. Eles podem ainda apresentar um envelope—uma esfera de membrana lipídica.
Capsídeos de vírus animais vêm em diferentes formatos. Um dos com a aparência mais maluca (para mim, ao menos) é o vírus do Ebola. Ele possui uma longa estrutura similar a um fio que dobra-se sobre si mesma. Um vírus com aparência mais "normal", o chikungunya, é mostrado abaixo para comparação: o chikungunya parece uma esfera, mas na verdade é um icosaedro de 20 lados.
Os dois vírus não estão desenhados em escala (uma partícula do ebola é muito maior que uma partícula de chikungunya). Imagem modificada de "Ebolavírus" e "Alfavírus," por ViralZone/Swiss Institute of Bioinformatics, CC BY-NC 4.0.
Genomas de vírus animais ocorrem tanto como RNA quanto como DNA, que pode, por sua vez, ser de fita simples ou dupla. Vírus animais podem usar uma amplitude de estratégias (incluindo algumas surpreendentemente bizarras) para copiar e usar seu material genético, como veremos em seções abaixo.

Como os vírus animais infectam as células?

Vírus animais, como qualquer outro, dependem das células hospedeiras para completar seu ciclo de vida. Para se reproduzir, um vírus deve infectar uma célula hospedeira e reprogramá-la para fazer mais partículas virais.
O primeiro passo chave para a infecção é o reconhecimento: um vírus animal tem moléculas de superfície especiais que permitem que ele se ligue a receptores na membrana celular do hospedeiro. Uma vez ligado à célula hospedeira, vírus animais podem entrar por variadas maneiras: por endocitose, quando a membrana se dobra para dentro; fazendo canais na membrana hospedeira (por meio dos quais DNA ou RNA pode ser injetado); ou, para vírus envelopados, fundindo-se com a membrana e liberando o capsídeo no interior da célula.
Depois disso o vírus usa os recursos da célula hospedeira para fazer novas proteínas virais e material genético, partículas virais assimilam-se e preparam-se para deixar a célula. Vírus animais envelopados podem irromper da membrana celular ao passo que se formam, levando uma parte da membrana plasmática ou de membranas internas no processo. Contrariamente, partículas virais não envelopadas, como rhinovírus, tipicamente se acumulam nas células infectadas até que a célula se rompa ou morra e as partículas sejam liberadas.

Consequências de uma infecção

Vírus estão associados com inúmeras doenças humanas. O diagrama abaixo mostra alguns exemplos comuns de infecções virais que afetam diferentes sistemas no corpo humano:
Créditos da imagem: "Prevention and treatment of viral infections: Figure 1, por OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Modificado do trabalho original de Mikael Häggström.
Algumas infecções virais seguem o padrão clássico de doença aguda: os sintomas piorarem durante um curto período, mas na maioria dos casos, o vírus é eliminado do corpo pelo sistema imunológico e o paciente se recupera. Exemplos incluem o resfriado comum e a gripe.
Outros vírus, como o vírus da hepatite C, causam infecções crônicas de longo-prazo. Ainda, outros vírus como os herpesvírus humanos 6 e 7, que em alguns causos causam uma doença infantil minoritária: a roséola, podem causar infecções produtivas (aquelas nas quais novas partículas virais são produzidas) sem causar quaisquer sintomas nos seus hospedeiros. Nestes casos, os pacientes são ditos possuírem infecções assintomáticas.

Classificando vírus animais

Vírus animais vêm em diferentes tipos e eles entram, comandam e saem das células de diferentes maneiras. Como nós podemos organizar esse furdunço viral de uma maneira consistente e que faça sentido?
O sistema de Baltimore agrupa os vírus de acordo com seu tipo de material genético e como ele é usado para fazer RNA mensageiro (RNAm), parte intermediária essencial na produção de proteínas virais e na montagem de novos vírus. O grupo de Baltimore do vírus depende de:
  • A molécula que ele usa como material genético (DNA ou RNA)
  • Se o material genético é de fita simples ou dupla
  • Os mecanismos que o vírus usa para fazer mRNA
O sistema de Baltimore divide vírus em sete grupos. Você pode ver as características básicas de cada um, incluindo seu material genético e mecanismo de escolha para produção de mRNA no diagrama abaixo:
Seta verde = síntese de um RNAm; Seta verde pontilhada = uso direto do genoma viral como RNAm. Imagem modificada de "The Baltimore classification clusters viruses into families depending on their type of genome, by ViralZone/Swiss Institute of Bioinformatics, CC BY-NC 4.0.
Vírus humanos são encontrados em todos os sete grupos de Baltimore, enquanto vírus de plantas e bactérias são encontrados apenas em subconjuntos de grupos.1 Se queremos desenvolver uma droga para mirar num vírus, é importante sobre os detalhes de seu ciclo de vida—inclusive seu grupo de Baltimore e outros aspectos da sua biologia—para que possamos bloquear esse ciclo efetivamente.

O retrovírus HIV-1

Retrovírus, encontrados no grupo VI de Baltimore, possuem um único e fascinante ciclo de vida. Eles são de especial importância pois o vírus da imunodeficiência humana (HIV), o vírus que causa a síndrome da imunodeficiência adquirida, ou AIDS (da sigla em inglês), é um retrovírus.
O genoma de um retrovírus é composto por RNA de fita simples e vem em duas cópias por partícula viral. O RNA deve ser convertido em DNA de fita dupla por uma enzima chamada transcriptase reversa, revertendo o fluxo normal de informação (DNA para RNA para proteína) nas células.
O DNA de fita dupla adentra o núcleo da célula hospedeira e é inserido no genoma hospedeiro por uma enzima chamada integrase. mRNA pode então ser feito pela transcrição do DNA viral, que, como uma parte permanente do genoma hospedeiro, é chamado de provírus. O mRNA é lido para a produção de proteínas virais e também pode servir como genoma para novas partículas virais que se assimilam e irrompem da célula.
O diagrama abaixo mostra os estágios chave do ciclo de vida do vírus HIV-1, a cepa responsável pela maior parte dos casos de infecção pelo HIV.2
Imagem modificada de "Prevention and treatment of viral infections: Figure 4," by OpenStax College, Biology (originally from NIAID, NIH), CC BY 4.0.
Drogas anti-HIV inibem a replicação viral em diferentes fases do ciclo do HIV. Estas drogas incluem:
  • Inibidores de fusão, que bloqueiam a fusão do envelope viral com a membrana plasmática da célula hospedeira
  • Inibidores de transcriptase reversa, que enfraquecem a conversão do genoma de RNA em DNA de fita dupla
  • Inibidores de integrase, que inibem a integração do DNA viral no genoma hospedeiro
  • Os inibidores de protease, que bloqueiam a produção das proteínas virais
Os "coquetéis" contendo várias drogas geralmente são mais eficazes em desacelerado a progressão da infecção e mantendo níveis virais baixos. Você pode aprender o porquê no artigo evolução dos vírus.
Para mais sobre sintomas, tratamento e prevenção do HIV e da AIDS, por favor veja a seção de Saúde e Medicina em HIV e AIDS.

Explore além da Khan Academy

Quer saber mais sobre o ciclo de vida do HIV? Confira esta atividade interativa do LabXchange.
LabXchange é uma plataforma on-line gratuita de educação científica criada na Faculdade de Artes e Ciências de Harvard e apoiada pela Fundação Amgen.

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