Aulas

O que é genoma viral

Veja os diferentes tipos de genomas dos vírus

Genoma viral é o material genético carregado pelos vírus. Este genoma tem as informações básicas para a produção de proteínas elementares para a formação da partícula viral. O genoma viral poder ser ou RNA, ou DNA. Nunca os dois ao mesmo tempo.

O genoma inclui os genes e as sequências não codificadoras do DNA / RNA.

As doenças virais têm um enorme impacto na saúde humana em todo o mundo. As tecnologias genômicas estão proporcionando aos pesquisadores de doenças infecciosas uma capacidade sem precedentes de estudar em nível genético os vírus que causam doenças e suas interações com os hospedeiros infectados.

Uma enorme variedade de estruturas genômicas pode ser vista entre espécies virais; como um grupo, eles contêm mais diversidade genômica estrutural do que plantas, animais, arqueias ou bactérias.

Existem milhões de tipos diferentes de vírus, embora apenas cerca de 5.000 tenham sido descritos em detalhes.

É o genoma viral que determina o tipo de vírus e suas principais estruturas, como o envelope viral, capsídeo etc.

O que é genoma viral
Figura: Diagrama de um vírus : a localização do genoma dentro do vírus.

Um vírus possui genes de DNA ou RNA e é chamado de vírus de DNA ou vírus de RNA, respectivamente. A grande maioria possui genomas de RNA.

Os vírus vegetais tendem a ter genomas de RNA de fita simples e os bacteriófagos tendem a ter genomas de DNA de fita dupla.

Os genomas virais são circulares, como nos poliomavírus, ou lineares, como nos adenovírus. O tipo de ácido nucleico é irrelevante para a forma do genoma.

Entre os vírus de RNA e certos vírus de DNA, o genoma é frequentemente dividido em partes separadas, caso em que é chamado de segmentado.

Para vírus de RNA, cada segmento geralmente codifica apenas uma proteína e geralmente são encontrados juntos em um capsídeo.

No entanto, não é necessário que todos os segmentos estejam no mesmo virion para que o vírus seja infeccioso, como demonstrado pelo vírus do mosaico bromo e vários outros vírus de plantas.

Virions são formas virais que tem a capacidade de infectar uma célula hospedeira

Um genoma viral, independentemente do tipo de ácido nucleico, é quase sempre de fita simples ou dupla. Os genomas de fita simples consistem em um ácido nucleico não emparelhado, análogo à metade de uma escada dividida no meio.

Os genomas de fita dupla consistem em dois ácidos nucleicos emparelhados complementares, análogos a uma escada.

As partículas virais de algumas famílias de vírus, como as pertencentes aos Hepadnaviridae, contêm um genoma que é parcialmente de fita dupla e parcialmente de fita simples.

Cadeia de RNA- e cadeia de RNA+

Vírus de cadeia de RNA negativa e RNA positiva. Entenda cada uma delas assistindo a vídeo-aula abaixo.

Evolução do genoma viral

Os genomas virais são as entidades que mais evoluem na biologia, principalmente devido ao seu curto tempo de replicação e à grande quantidade de virions liberados por célula infectada.

A evolução ocorre por vários mecanismos: mutação aleatória , recombinação , rearranjo , amplificação / redução de genes.

Mutação aleatória [desvio genético]:

Os genomas virais apresentam uma taxa de mutação mais alta que os organismos celulares. Com efeito, as polimerases virais têm uma taxa de mutação mais alta que as polimerases celulares, em particular polimerases de RNA dependentes de RNA.

Além disso, o processo de replicação de vírus geralmente não suporta mecanismos de reparação celular baseados no reparo de fita dupla.

Essa alta taxa de mutação produz frequentemente mais deficiência que genomas infecciosos, mas permite evoluir rapidamente através da seleção natural.

taxa de mutação

Recombinação gênica [mudança genética]:

O genoma do vírus pode evoluir por recombinação. Há dois tipos de recombinação: auto recombinação e recombinação com o hospedeiro.

A auto recombinação ocorre quando dois genomas virais se recombinam por cruzamento homólogo. Isso ocorre para vírus de DNA e é muito comum em vírus procarióticos, mas também para vírus ou retrovírus de RNA.

Esses eventos de recombinação podem ser uma vantagem evolutiva para o vírus quando ele ajuda a evitar as defesas imunológicas do hospedeiro, por exemplo, alterando a antigenicidade das proteínas da superfície.

A recombinação com hospedeiro ou outro organismo ocorre quando um genoma viral se recombina para adquirir sequências de outro organismo

A seleção natural pode reter a sequência adquirida se der uma vantagem evolutiva ao vírus e as mutações puderem modificar suas funções originais.

Recolocação do segmento [mudança genética]:

O rearranjo ocorre quando dois vírus segmentados semelhantes trocam parte de seus genomas durante uma co-infecção celular.

Este evento ocorre em todos os vírus segmentados.

É particularmente estudado para o vírus Influenza, uma vez que o rearranjo é o principal evento que deu origem a novas pandemias de gripe .

mudança genética

Amplificação / redução de genes

Nos poxviridae, a amplificação do número de cópias de genes fornece uma vantagem imediata de condicionamento e cópias adicionais de genes para possíveis mutações benéficas.

Após a aquisição de uma mutação benéfica, são selecionados genomas de vírus que retêm mutações pontuais vantajosas sem a expansão do gene, levando a contrações até uma única cópia do gene.

Integração do genoma viral

Muitos vírus são capazes de inserir seu material genético nos cromossomos hospedeiros. Existem três tipos de integração:

Integração obrigatória

Há vírus para os quais este é um evento obrigatório durante a replicação viral. É o caso dos retroviridae, pseudoviridae, metaviridae, alguns myoviridae e siphoviridae.

A integração do DNA viral resulta na inserção permanente do genoma viral no DNA cromossômico do hospedeiro, referido como um provírus no caso de retrovírus ou fágicos no caso de bacteriófagos.

Integração ocasional

Esse tipo de integração não é necessário para a replicação de vírus, mas confere algumas vantagens aos vírus durante a infecção em uma célula hospedeira.

Isso pode facilitar a infecção assintomática a longo prazo das células (latência) e também fornecer uma vantagem para a célula hospedeira. Muitas toxinas bacterianas são produzidas por prófagos, por exemplo.

Prófagos são genomas de bacteriófagos inserido no DNA bacteriano.

Elementos virais endógenos

Os vírus foram integrados há muito tempo e “fossilizados” em um genoma hospedeiro, por meio de um processo raro e às vezes acidental. Existem dois tipos de vírus endógenos: retrovírus endógenos e integração rara do vírus RNA.

Retrovírus endógenos: o genoma viral integrado pode permanecer latente e ser replicado passivamente junto com o genoma hospedeiro e transmitido para a prole da célula.

As mudanças nas condições ambientais do hospedeiro podem, no entanto, reativar o vírus, levando à transcrição viral e produção de novos vírus infecciosos (infecção produtiva). Trata-se aí de uma forma de ciclo lisogênico.

Os genomas de retrovírus que se integram na linha germinativa são chamados de retrovírus endógenos ( ERV) para distingui-los dos transmitidos horizontalmente, não transmitidos à progênie hospedeira, denominados retrovírus “exógenos”.

Resumo

  • Na moderna biologia molecular e genética, o genoma é a totalidade das informações hereditárias de um organismo. É codificado no DNA ou, para muitos tipos de vírus, no RNA.
  • Um vírus possui genes de DNA ou RNA e é chamado de vírus de DNA ou vírus de RNA.

Glossário rápido

  • genoma : a informação genética completa (DNA ou, em alguns vírus, RNA) de um organismo, normalmente expressa no número de pares de bases.

Leitura sugerida

Referências bibliográficas

GUIMARÃES, Miriã Nunes. Construção e aplicação de HMMs de perfil para a detecção e classificação de vírus. 2019. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.

ULLMANN, Leila Sabrina. Pesquisa de genomas virais em primatas não humanos do novo mundo por metagenômica. 2014

Fonte – traduzido de:

Daniel Pereira

Daniel Pereira é biólogo graduado pela Unesp e atualmente faz especialização em ensino de ciências e matemática. Professor de ciências e biologia é também o fundador do site Planeta Biologia

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Fechar