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16.1: O que são Vírus?
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What are Viruses?
 
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16.1: What are Viruses?

16.1: O que são Vírus?

Overview

A virus is a microscopic infectious particle that consists of an RNA or DNA genome enclosed in a protein shell. It is not able to reproduce on its own: it can only make more viruses by entering a cell and using its cellular machinery. When a virus infects a host cell, it removes its protein coat and directs the host’s machinery to transcribe and translate its genetic material. The hijacked cell assembles the replicated components into thousands of viral progeny, which can rupture and kill the host cell. The new viruses then go on to infect more host cells.

Why Study Viruses?

Viruses can infect different types of cells: bacteria, plants, and animals. Viruses that target bacteria, called bacteriophages (or phages), are very abundant. Current research focuses on phage therapy to treat multidrug-resistant bacterial infections in humans. Viruses that infect cultivated plants are also highly studied since epidemics lead to huge crop and economic losses.

Viruses were first discovered in the 19th century when an economically-important crop, the tobacco plant, was plagued by a mysterious disease—later identified as Tobacco mosaic virus. Animal viruses are of great importance both in veterinary research and in medical research. Moreover, viruses underlie many human diseases, ranging from the common cold, chickenpox, and herpes, to more dangerous infections like yellow fever, hepatitis, and smallpox.

The Structure of a Virus

Viruses come in a variety of shapes that are specialized in attacking their target cell. The two major components of all viruses are the viral genome and its protective protein coat, known as the capsid. The viral genome is made up of single or double-stranded RNA or DNA, and it encodes the proteins that make up the capsid. Together, the viral genome and the capsid are known as the nucleocapsid.

A unique feature of many eukaryotic viruses is the presence of a phospholipid membrane, known as the envelope that surrounds the capsid. This envelope typically originates from the membranes of previously infected host cells, but can also include viral proteins (called envelope proteins) attached to it. Finally, some animal viruses have a cluster of virus-encoded proteins, the viral tegument, in the space between the envelope and capsid.

Viral Infection

The viral life cycle can be broken into the following five steps: attachment, entry, replication, assembly, and release. The proteins on the surface of the virus help it recognize specific host cells. Some viruses use these surface proteins to bind host cell receptors and initiate internalization by endocytosis, while envelope-coated viruses can directly fuse with the host cell membrane.

Some bacteriophages do not enter the cell; they inject their genome (and viral enzymes) into the host cell. Once inside the cell, the virus is uncoated and directs the machinery of the host cell to transcribe and translate its genome. The host cell packages the new copies of the viral genome into viral particles to make progeny. The progeny viruses may be stored in the host cell before release or continually extruded from the cell by budding off from the cell membrane. The viral infection cycle is classified as lytic or lysogenic. In the lytic cycle, the new viruses burst out of the host cell thus killing it. In the lysogenic cycle, the viral DNA is incorporated into the host genome where it lays dormant and is copied each time the host cell replicates.

Visão Geral

Um vírus é uma partícula infecciosa microscópica que contém um genoma de RNA ou DNA fechado em uma cápsula de proteína. Ele não é capaz de se reproduzir por conta própria: só pode produzir mais vírus entrando em uma célula e usando as suas maquinarias celulares. Quando um vírus infecta uma célula hospedeira, ele remove a sua cápsula de proteína e direciona a maquinaria do hospedeiro a transcrever e traduzir o seu material genético. A célula sequestrada monta os componentes replicados em milhares de descendentes virais, que podem romper e matar a célula hospedeira. Os novos vírus passam então a infectar mais células hospedeiras.

Porquê Estudar Vírus?

Os vírus podem infectar diferentes tipos de células: bactérias, plantas e animais. Vírus que visam bactérias, chamados bacteriófagos (ou fagos), são muito abundantes. A investigação atual concentra-se na terapia por fagos para tratar infecções por bactérias resistentes a múltiplos fármacos em humanos. Vírus que infectam plantas cultivadas também são altamente estudados, uma vez que epidemias levam a enormes perdas agrícolas e económicas.

Os vírus foram descobertos pela primeira vez no século XIX, quando uma cultura economicamente importante, a planta do tabaco, foi atacada por uma doença misteriosa—mais tarde identificada como vírus do mosaico do tabaco. Os vírus animais são de grande importância tanto na investigação veterinária como na investigação médica. Além disso, os vírus estão por trás de muitas doenças humanas, que vão desde a constipação comum, varicela e herpes, até infecções mais perigosas como febre amarela, hepatite e varíola.

A Estrutura de um Vírus

Os vírus vêm em uma variedade de formas que são especializadas em atacar a sua célula alvo. Os dois principais componentes de todos os vírus são o genoma viral e sua camada proteica protetora, conhecida como capsídeo. O genoma viral é composto por RNA ou DNA de uma cadeia simples ou dupla, e codifica as proteínas que compõem o capsídeo. Juntos, o genoma viral e o capsídeo são conhecidos como nucleocapsídeos.

Uma característica única de muitos vírus eucarióticos é a presença de uma membrana fosfolipídica, conhecida como o envelope que envolve o capsídeo. Este envelope normalmente tem origem nas membranas de células hospedeiras previamente infectadas, mas também pode incluir proteínas virais (chamadas proteínas envelope) ligadas a ele. Por fim, alguns vírus animais têm um conjunto de proteínas codificadas por vírus, o tegumento viral, no espaço entre o envelope e o capsídeo.

Infeção viral

O ciclo de vida viral pode ser dividido nas seguintes cinco etapas: ligação, entrada, replicação, montagem e libertação. As proteínas na superfície do vírus ajudam a reconhecer células hospedeiras específicas. Alguns vírus usam essas proteínas superficiais para ligar receptores de células hospedeiras e iniciar a internalização por endocitose, enquanto que vírus revestidos por envelope podem fundir-se diretamente com a membrana celular hospedeira.

Alguns bacteriófagos não entram na célula; eles injetam o seu genoma (e enzimas virais) na célula hospedeira. Uma vez dentro da célula, o vírus é descapsulado e direciona a maquinaria da célula hospedeira a transcrever e traduzir o seu genoma. A célula hospedeira encapsula as novas cópias do genoma viral em partículas virais para produzir descendentes. Os vírus descendentes podem ser armazenados na célula hospedeira antes de serem libertados ou continuamente expelidos da célula por invaginações da membrana celular. O ciclo de infeção viral é classificado como lítico ou lisogénico. No ciclo lítico, os novos vírus explodem da célula hospedeira, matando-a no processo. No ciclo lisogénico, o DNA viral é incorporado no genoma hospedeiro onde fica dormente e é copiado de cada vez que a célula hospedeira se replica.


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