Taxonomia e Genética viral (Classificação de Baltimore)| Curso de Virologia | Medicina passo a passo

Taxonomia e Genética Viral

Key Concepts: Taxonomia molecular, classificação de Baltimore, genoma viral (DNA/RNA, fita simples/dupla, polaridade positiva/negativa, segmentado/não segmentado, linear/circular), genótipos, serotipos (epítopos), replicação viral, retrotranscrição, recombinação viral, reassortimento genético, taxa de mutação, atividade "proofreading".

Taxonomia Molecular vs. Classificação de Baltimore

A taxonomia molecular dos seres vivos considera o grau de conservação das subunidades ribossômicas. No entanto, vírus não são seres vivos e não possuem ribossomos. A taxonomia viral define uma espécie viral com base em similaridades no genoma, tropismo tecidual e patologias potenciais. Na clínica médica, a classificação de Baltimore é mais eficiente, pois considera a estratégia de replicação viral dentro da célula, facilitando a seleção de fármacos antivirais.

Características do Genoma Viral

O material genético viral pode ser DNA ou RNA, de fita simples ou dupla. A polaridade pode ser positiva (diretamente traduzível em proteínas) ou negativa (requer transcrição prévia). O genoma pode ser segmentado (várias moléculas) ou não segmentado (uma única molécula), linear ou circular.

Genótipos e Serotipos

Vírus da mesma espécie podem ter ligeiras diversificações no genoma, resultando em genótipos diferentes. Genótipos distintos podem apresentar tropismo celular e patogenicidade diferentes. Modificações no genoma também podem gerar serotipos, que possuem epítopos diferentes. Epítopos são estruturas reconhecidas pelo sistema imunitário. A infecção por um vírus com um epítopo não garante imunidade contra outro vírus da mesma espécie com um epítopo diferente.

Classificação de Baltimore: As Sete Classes

A classificação de Baltimore divide os vírus em sete classes, com base no tipo de genoma e na estratégia de replicação, tendo como ponto de referência a síntese de RNA de fita simples de polaridade positiva.

Classe I: DNA de Fita Dupla (dsDNA)

• Subdivisão 1: Replicação no núcleo (papilomavírus, adenovírus, herpesvírus). Utilizam transportadores celulares para entrar no núcleo e se aproveitam dos mecanismos de transcrição da célula hospedeira para sintetizar RNA mensageiro (mRNA).
• Subdivisão 2: Replicação no citoplasma (poxvírus). Possuem RNA polimerase DNA-dependente dentro do capsídeo, permitindo a transcrição do genoma viral no citoplasma.

Classe II: DNA de Fita Simples (ssDNA)

• Vírus pequenos e circulares (parvovírus B19). Transportados ativamente para o núcleo, replicam-se com o genoma da célula hospedeira e utilizam os mecanismos de transcrição da célula para produzir mRNA. Infectam células com alta taxa proliferativa (ex: eritroblastos).

Classe III: RNA de Fita Dupla (dsRNA)

• Genoma segmentado (reovírus). Replicam-se no citoplasma. Possuem RNA polimerase RNA-dependente dentro do capsídeo, que sintetiza RNA de fita simples de polaridade positiva.

Classe IV: RNA de Fita Simples de Polaridade Positiva (+ssRNA)

• Altamente infecciosos (flavivírus, calicivírus, picornavírus, coronavírus). O genoma viral funciona diretamente como mRNA, sendo reconhecido pelos ribossomos. Sintetizam uma única e longa proteína que é clivada por proteases celulares e virais. Produzem RNA polimerase RNA-dependente para sintetizar RNA de fita simples de polaridade negativa, que serve como molde para a produção de mais RNA de fita simples de polaridade positiva. Formam RNA circulares que são reconhecidos pelo sistema imunitário inato, mas se escondem dentro das membranas das organelas citoplasmáticas.

Classe V: RNA de Fita Simples de Polaridade Negativa (-ssRNA)

• Precisam de RNA polimerase RNA-dependente para sintetizar um filamento de RNA de polaridade positiva, que será reconhecido pelo ribossomo. A RNA polimerase RNA-dependente já está presente no capsídeo no momento da infecção.

Classe VI: RNA de Fita Simples de Polaridade Positiva com Retrotranscrição (+ssRNA-RT)

• (Retrovírus, ex: HIV). Sofrem retrotranscrição pela enzima transcriptase reversa, que sintetiza DNA de fita dupla. Esse DNA é integrado ao genoma da célula hospedeira pela enzima integrase, tornando-se um provírus. O provírus permanece integrado ao genoma da célula hospedeira por toda a vida. O HIV possui dois filamentos de RNA. Transcritos virais sofrem ou não o processo normal de maturação. Proteínas virais exportam transcritos não maturados do núcleo para o citoplasma.

Classe VII: DNA de Fita Dupla com Lacunas e Retrotranscrição (dsDNA-RT)

• (Hepadnavírus, ex: vírus da hepatite B). O genoma viral é parcialmente de fita dupla. No núcleo, o genoma é completado para formar DNA de fita dupla. Produzem mRNA e um pre-genoma de RNA. O pre-genoma de RNA é exportado para o citoplasma e retrotranscrito em DNA pela transcriptase reversa.

Taxa de Mutação e Atividade "Proofreading"

Em um ciclo infeccioso, um pequeno número de vírus iniciais pode gerar cerca de 10^11 novos vírus. A replicação viral é propensa a erros, com a inserção de nucleotídeos incorretos. A atividade "proofreading" (correção de erros) das polimerases varia. DNA polimerases eucarióticas têm alta fidelidade, enquanto RNA polimerases virais têm baixa fidelidade. Coronavírus possuem atividade "proofreading" média, o que contribui para sua alta taxa de mutação. Uma alta taxa de mutação pode levar à resistência a antivirais, alteração do tropismo tecidual ou modificação de epítopos. Quanto menor a atividade "proofreading", maior a taxa de mutação e a velocidade de evolução viral.

Recombinação e Reassortimento Genético

O material genético viral pode sofrer recombinação. Vírus de DNA utilizam enzimas de recombinação da célula hospedeira. Vírus de RNA utilizam o mecanismo "copy choice", onde a RNA polimerase RNA-dependente troca de molde durante a replicação. O reassortimento genético ocorre em vírus com genoma segmentado quando uma célula é infectada por diferentes cepas virais. Durante a montagem dos novos vírus, pode ocorrer uma mistura aleatória dos segmentos genéticos, gerando novas combinações. Este fenômeno é responsável por pandemias, pois gera vírus com novas características que a população não possui imunidade.

Conclusão

A taxonomia e a genética viral são cruciais para entender a diversidade, a evolução e a patogenicidade dos vírus. A classificação de Baltimore, as características do genoma viral, a taxa de mutação e os mecanismos de recombinação e reassortimento genético são fatores importantes que influenciam a capacidade dos vírus de infectar, replicar e evoluir, com implicações significativas para a saúde pública.