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Por que existem 2 cópias de RNA no vírion HIV?

Por que existem 2 cópias de RNA no vírion HIV?



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Existem duas cópias do RNA no vírion HIV. Esses são retrovírus. Assim, eles podem fazer cDNA de apenas uma cópia usando a transcriptase reversa.

Qual é a utilidade do outro? Ambos estão integrados aos cromossomos hospedeiros?

Meus palpites são:

  1. Para garantir maior chance de integração. Mas, se um entrar, o outro também deve conseguir.

  2. Para aumentar a quantidade de proteína traduzida (se ambas forem integradas).

  3. Dois para dois conjuntos de cromossomos. (Parece juvenil, mas ainda é uma possibilidade. Embora eu não ache que existam locais específicos de preferência para o DNA viral. Existem?)


Você não está totalmente correto porque essas duas fitas não precisam ser iguais, elas podem ser genotipicamente diferentes, o que ocorre quando uma célula é infectada por duas linhagens distintas de HIV. O HIV também usa a transcriptase reversa que pode "pular" de um filamento para o outro, então às vezes os pedaços se repetem, são pulados etc. Então você obterá um recombinante -> mais diversidade genética (veja este artigo). detalhes, mas se você quiser saber mais eu recomendo fortemente a leitura do artigo que vinculei após a diversidade genética. Então, para resumir:

  • diversidade genética, por causa da alternância entre as duas vertentes (isso torna tão difícil curar a AIDS, por exemplo)
  • Se uma fita de RNA for danificada, ele pode usar partes da outra fita de RNA como molde, para sintetizar o DNA
  • aparentemente, a forma dimérica do RNA no HIV é essencial para a replicação sucessiva do vírus

Fonte: artigo mencionado anteriormente (dimerização do RNA do HIV-1: são necessários dois para dançar o tango).


Embalagem de RNA em HIV

A replicação bem-sucedida do retrovírus da AIDS, HIV, requer que seu RNA genômico (vRNA) seja empacotado na montagem de partículas de vírus com alta fidelidade. No entanto, mRNAs celulares também podem ser empacotados sob algumas condições. O vRNA contém um sinal de empacotamento & # x0201c & # x0201d (& # x0201c & # x003c8 & # x0201d) e é empacotado como um dímero, com dois monômeros de vRNA unidos por um número limitado de pares de bases. Possui dois conformadores, dos quais apenas um é capaz de dimerização e embalagem. Nos últimos anos, houve um progresso importante na estrutura 3-D do dimérico & # x003c8. Gag, a proteína que se monta na partícula do vírus, interage especificamente com & # x003c8, mas isso é obscurecido em condições fisiológicas por sua alta afinidade não específica para qualquer RNA. Novos resultados sugerem que o vRNA é selecionado para empacotamento porque & # x003c8 nucleados montagem de forma mais eficiente do que outros RNAs.


Biologia Molecular Celular

I.P. O’Carroll, A. Rein, em Encyclopedia of Cell Biology, 2016

Resumo

Os genomas virais exibem uma diversidade extraordinária no que diz respeito ao tipo de ácido nucléico, tamanho, complexidade e as vias de transferência de informação que seguem. Assim, os ácidos nucleicos virais podem ser DNA ou RNA, fita dupla ou fita simples, monopartida ou multipartida, linear ou circular, tão curto quanto 2 kb ou até 2500 kb de comprimento. O objetivo de um vírus é se replicar. Para isso, os vírus desenvolveram várias estratégias para replicar seus genomas e produzir as proteínas estruturais e catalíticas necessárias para a formação de novos vírus. Este artigo é uma breve introdução aos genomas virais e à replicação viral.


Conteúdo

A sequência completa do genoma do HIV-1, extraída de vírions infecciosos, foi resolvida para resolução de nucleotídeo único. [6] O genoma do HIV codifica um pequeno número de proteínas virais, invariavelmente estabelecendo associações cooperativas entre as proteínas do HIV e entre o HIV e as proteínas do hospedeiro, para invadir células hospedeiras e sequestrar suas máquinas internas. [7] O HIV é diferente em estrutura de outros retrovírus. O virion HIV é

100 nm de diâmetro. Sua região mais interna consiste em um núcleo em forma de cone que inclui duas cópias do genoma do ssRNA (sentido positivo), as enzimas transcriptase reversa, integrase e protease, algumas proteínas menores e a proteína central principal. [8] O genoma do vírus da imunodeficiência humana (HIV) codifica 8 proteínas virais que desempenham papéis essenciais durante o ciclo de vida do HIV. [7]

O HIV-1 é composto de duas cópias de RNA de fita simples de sentido positivo, não covalentemente ligado, não dividido, envolvido por um capsídeo cônico composto pela proteína viral p24, típica de lentivírus. [9] [10] As duas cópias das fitas de RNA são vitais para contribuir para a recombinação do HIV-1, que ocorre durante a transcrição reversa da replicação viral. A contenção de duas cópias de RNA de fita simples dentro de um vírion, mas a produção de apenas um único provírus de DNA, é chamada de pseudodiploidia. [11] O componente de RNA tem 9749 nucleotídeos de comprimento [12] [13] e carrega um cap 5 '(Gppp), uma cauda poli (A) 3' e muitos quadros de leitura aberta (ORFs). [14] Proteínas estruturais virais são codificadas por ORFs longos, enquanto ORFs menores codificam reguladores do ciclo de vida viral: fixação, fusão de membrana, replicação e montagem. [14]

O RNA de fita simples está fortemente ligado às proteínas do nucleocapsídeo p7, à proteína de montagem tardia p6 e às enzimas essenciais para o desenvolvimento do vírion, como a transcriptase reversa e a integrase. O tRNA de lisina é o primer da transcriptase reversa dependente de magnésio. [9] O nucleocapsídeo se associa ao RNA genômico (uma molécula por hexâmero) e protege o RNA da digestão por nucleases. Também incluídos na partícula de vírion estão Vif, Vpr, Nef e a protease viral. [ citação necessária O envelope do vírion é formado por uma membrana plasmática de origem na célula hospedeira, que é sustentada por uma matriz composta pela proteína p17 viral, garantindo a integridade da partícula do vírion. Na superfície do vírion pode ser encontrado um número limitado da glicoproteína do envelope (Env) do HIV, um trímero formado por heterodímeros de gp120 e gp41. Env é responsável pela ligação ao seu receptor hospedeiro primário, CD4, e seu co-receptor (principalmente CCR5 ou CXCR4), levando à entrada do vírus em sua célula-alvo. [15]

Como as únicas proteínas na superfície do vírus, as glicoproteínas do envelope (gp120 e gp41) são os principais alvos dos esforços de vacinação contra o HIV. [16] Mais da metade da massa do pico do envelope trimérico são glicanos N-ligados. A densidade é alta porque os glicanos protegem a proteína viral subjacente da neutralização por anticorpos. Esta é uma das moléculas mais densamente glicosiladas conhecidas e a densidade é suficientemente alta para prevenir o processo de maturação normal dos glicanos durante a biogênese no aparelho endoplasmático e de Golgi. [17] [18] A maioria dos glicanos são, portanto, paralisados ​​como glicanos imaturos de "alto teor de manose", normalmente não presentes em glicoproteínas humanas secretadas ou de superfície celular. [19] O processamento incomum e a alta densidade significam que quase todos os anticorpos amplamente neutralizantes que foram identificados até agora (a partir de um subconjunto de pacientes que foram infectados por muitos meses a anos) se ligam ou estão adaptados para lidar com esses envoltórios glicanos. [20]

A estrutura molecular do pico viral foi agora determinada por cristalografia de raios-X [21] e microscopia crioeletrônica. [22] Esses avanços na biologia estrutural foram possíveis devido ao desenvolvimento de formas recombinantes estáveis ​​do pico viral pela introdução de uma ligação dissulfeto intersubunidades e uma mutação de isoleucina para prolina em gp41. [23] Os chamados trímeros SOSIP não apenas reproduzem as propriedades antigênicas do pico viral nativo, mas também exibem o mesmo grau de glicanos imaturos como apresentado no vírus nativo. [24] Picos virais triméricos recombinantes são candidatos a vacinas promissores, pois exibem menos epítopos não neutralizantes do que a gp120 monomérica recombinante que agem para suprimir a resposta imune aos epítopos alvo. [25]

O HIV tem vários genes principais que codificam proteínas estruturais que são encontrados em todos os retrovírus, bem como vários genes não estruturais ("acessórios") exclusivos do HIV. [26] O genoma do HIV contém nove genes que codificam quinze proteínas virais. [27] Estes são sintetizados como poliproteínas que produzem proteínas para o interior do vírion, chamadas Gag, antígeno específico do grupo as enzimas virais (Pol, polimerase) ou as glicoproteínas do vírion env (envelope). [28] Além disso, o HIV codifica para proteínas que também possuem certas funções regulatórias e auxiliares. [28] O HIV-1 tem dois elementos reguladores importantes: Tat e Rev e algumas proteínas acessórias importantes, como Nef, Vpr, Vif e Vpu, que não são essenciais para a replicação em certos tecidos. [28] O mordaça gene fornece a infraestrutura física básica do vírus, e pol fornece o mecanismo básico pelo qual os retrovírus se reproduzem, enquanto os outros ajudam o HIV a entrar na célula hospedeira e aumentar sua reprodução. Embora possam ser alterados por mutação, todos esses genes, exceto tev existem em todas as variantes conhecidas do HIV, consulte Variabilidade genética do HIV. [ citação necessária ]

O HIV emprega um sistema sofisticado de splicing diferencial de RNA para obter nove produtos genéticos diferentes de um genoma menor que 10kb. [29] O HIV tem um transcrito genômico sem emenda de 9,2 kb que codifica para os precursores gag e pol, uma codificação de 4,5 kb para env, Vif, Vpr e Vpu e um mRNA multiplamente splicado de 2 kb que codifica para Tat, Rev e Nef. [29]

Proteínas codificadas pelo genoma do HIV
Classe Nome do gene Produtos proteicos primários Produtos de proteína processada
Proteínas estruturais virais mordaça Poliproteína da mordaça MA, CA, SP1, NC, SP2, P6
pol Poliproteína RT, RNase H, IN, PR
env gp160 gp120, gp41
Elementos regulatórios essenciais tat Tat
rev Rev
Proteínas regulatórias acessórias nef Nef
vpr Vpr
vif Vif
vpu Vpu

Proteínas estruturais virais Editar

  • mordaça (antígeno específico do grupo) codifica a poliproteína precursora gag que é processada pela protease viral durante a maturação em MA (proteína da matriz, p17) CA (proteína do capsídeo, p24) SP1 (peptídeo espaçador 1, p2) NC (proteína do nucleocapsídeo, p7) SP2 (peptídeo espaçador 2, p1) e proteína P6. [30]
  • pol códigos para enzimas virais transcriptase reversa (RT) e RNase H, integrase (IN) e protease de HIV (PR). [28] A protease do HIV é necessária para clivar a poliproteína Gag precursora para produzir proteínas estruturais, a RT é necessária para transcrever o DNA do modelo de RNA e a IN é necessária para integrar o DNA viral de fita dupla no genoma do hospedeiro. [26]
  • env (para "envelope") codifica gp160, que é clivada por uma protease hospedeira, furina, dentro do retículo endoplasmático da célula hospedeira. O processamento pós-tradução produz uma glicoproteína de superfície, gp120 ou SU, que se liga aos receptores CD4 presentes nos linfócitos, e gp41 ou TM, que se incorpora no envelope viral para permitir que o vírus se fixe e se funda com as células alvo. [26] [30]

Elementos regulatórios essenciais Editar

  • tat (HIV transativador) desempenha um papel importante na regulação da transcrição reversa do RNA do genoma viral, garantindo a síntese eficiente de mRNAs virais e regulando a liberação de vírions de células infectadas. [28] A Tat é expressa como Tat de um exon de 72 aminoácidos, bem como a Tat de dois exon de 86-101 aminoácidos, e desempenha um papel importante no início da infecção por HIV. Tat (14-15 kDa) se liga à estrutura secundária de haste-alça do RNA genômico protuberante próximo à região 5 'LTR formando o elemento de resposta de transativação (TAR). [9] [28]
  • rev (regulador da expressão de proteínas de vírion): a proteína Rev se liga ao genoma viral por meio de um motivo de ligação de RNA rico em arginina que também atua como um NLS (sinais de localização nuclear), necessário para o transporte de Rev para o núcleo do citosol durante replicação viral. [28] Rev reconhece uma estrutura complexa haste-loop do mRNA env localizado no íntron que separa o exon de codificação de Tat e Rev, conhecido como o elemento de resposta HIV Rev (RRE). [9] [28] Rev é importante para a síntese das principais proteínas virais e, portanto, essencial para a replicação viral. [citação necessária]

Proteínas regulatórias acessórias Editar

  • vpr (proteína R de lentivírus): Vpr é uma proteína reguladora de transporte nucleocitoplasmática associada ao vírion. [28] Acredita-se que ele desempenhe um papel importante na replicação do vírus, especificamente, na importação nuclear do complexo de pré-integração. Vpr também parece fazer com que suas células hospedeiras interrompam seu ciclo celular na fase G2. Essa parada ativa a maquinaria de reparo do DNA do hospedeiro, que pode permitir a integração do DNA viral. [9] HIV-2 e SIV codificam uma proteína adicional relacionada a Vpr, chamada Vpx, que funciona em associação com Vpr. [28]
  • vif - Vif é uma fosfoproteína de 23 kDa altamente conservada, importante para a infectividade dos vírions do HIV-1, dependendo do tipo de célula. [9] Foi descoberto que o HIV-1 requer Vif para sintetizar vírus infecciosos em linfócitos, macrófagos e certas linhas de células humanas. Não parece exigir Vif para o mesmo processo em células HeLa ou células COS, entre outras. [28]
  • nef- Nef, fator negativo, é uma fosfoproteína associada à membrana miristoilada N-terminal. Ele está envolvido em várias funções durante o ciclo de replicação do vírus. Acredita-se que desempenhe um papel importante na apoptose celular e aumenta a infectividade do vírus. [28]
  • vpu (Proteína U do vírus) - Vpu é específico para o HIV-1. É uma fosfoproteína de membrana oligomérica integral de classe I com inúmeras funções biológicas. A Vpu está envolvida na degradação de CD4 envolvendo a via do proteassoma da ubiquitina, bem como na liberação bem-sucedida de vírions de células infectadas. [9] [28]
  • tev: Este gene está presente apenas em alguns isolados de HIV-1. É uma fusão de partes do tat, env, e rev genes e códigos para uma proteína com algumas das propriedades de tat, mas com pouca ou nenhuma das propriedades de rev. [31]

Vários elementos de estrutura secundária conservados foram identificados no genoma de RNA do HIV. A estrutura 5'UTR consiste em uma série de estruturas de haste-loop conectadas por pequenos ligantes. [10] Esses laços de haste (5 'a 3') incluem o elemento da região de transativação (TAR), o sinal de poliadenilação 5 '[poli (A)], o PBS, o DIS, o SD principal e o grampo de cabelo ψ estrutura localizada na extremidade 5 'do genoma e o elemento de resposta HIV Rev (RRE) dentro do gene env. [10] [32] [33] Outra estrutura de RNA que foi identificada é o gag stem loop 3 (GSL3), que se acredita estar envolvida no empacotamento viral. [34] [35] Estruturas secundárias de RNA têm sido propostas para afetar o ciclo de vida do HIV, alterando a função da protease do HIV e da transcriptase reversa, embora nem todos os elementos identificados tenham uma função atribuída. [ citação necessária ]

Uma estrutura secundária de RNA determinada pela análise de SHAPE mostrou conter três laços de haste e está localizada entre os genes da protease do HIV e da transcriptase reversa. Esse cis Foi demonstrado que o RNA regulatório é conservado em toda a família do HIV e acredita-se que influencia o ciclo de vida viral. [36]

o terceiro loop variável ou V3 loop é uma parte ou região do Vírus da Imunodeficiência Humana. o V3 loop da glicoproteína do envelope do viron, gp120, permite que infecte células imunes humanas ligando-se a um receptor de citocina na célula imune humana alvo, como uma célula CCR5 ou célula CXCR4, dependendo da cepa de HIV. [37] A glicoproteína do envelope (Env) gp 120/41 é essencial para a entrada do HIV-1 nas células. Env serve como um alvo molecular de um medicamento que trata indivíduos com infecção por HIV-1 e uma fonte de imunogênio para desenvolver vacina contra a AIDS. No entanto, a estrutura do trímero Env funcional permaneceu indefinida. [38]


Infecção por HIV

O HIV (vírus da imunodeficiência humana) possui uma membrana lipídica semelhante às membranas celulares de outros organismos. Colorir a membrana lipídica (b) verde claro. Presos à membrana estão vários proteínas do envelope (a) que são usados ​​para se conectar à célula hospedeira. Colorir as proteínas do envelope (a) laranja. Dentro da membrana está outra camada de proteínas que compõem o cápsula (c), pinte a cápsula de verde escuro.

Etapa 1 - O HIV entra no hospedeiro ligando-se a receptores específicos do hospedeiro. É como se o vírus tivesse uma chave específica que só funciona na célula hospedeira com o cadeado certo. No caso do HIV, o bloqueio é o antígeno da superfície das células CD4 localizado na superfície das células T Helper. Pinte os antígenos CD4 (e) roxo escuro. Os antígenos CD4 estão localizados nas membranas celulares da célula (X) que deve ser colorido de azul escuro. Nesse ponto, o vírus e a membrana celular se fundem e o núcleo do vírion entra na célula. O núcleo contém o RNA e várias proteínas associadas que são essenciais para a replicação viral. Pinte todas as ocorrências de vírus RNA (g) rosa.

Uma vez que o vírus se funde com a célula, ele desempacota seu conteúdo e deixa para trás as proteínas do envelope na superfície da célula.

O vírus também descompacta uma proteína chamada protease (d), que é essencial para a formação do vírus durante a última etapa da infecção. Pinte todas as ocorrências de protease de marrom. A terceira proteína encontrada no vírus é uma enzima chamada integrase. Essa enzima ajudará o material genético viral a se integrar ao DNA do hospedeiro. Pinte todas as ocorrências de integrase (f) de preto.

Como o genoma do vírus está na forma de RNA, ele deve primeiro converter o RNA em DNA usando uma enzima chamada transcriptase reversa (h). Pinte todas as ocorrências de transcriptase reversa de amarelo & # x25EF. Como o vírus HIV usa a transcriptase reversa e o método de RNA, ele é conhecido como retrovírus. O material genético de fita simples desenvolve mutações com mais frequência do que os vírus de DNA - essa natureza mutável de um retrovírus torna particularmente difícil desenvolver vacinas para eles - por isso você deve tomar uma vacina contra a gripe todos os anos, mas só precisa de uma vacina contra a poliomielite uma vez na vida.

O DNA agora é uma molécula de fita dupla e está pronto para se mover para as nucleas da célula. Pinte o DNA viral (i) de vermelho.

Etapa 3 - O DNA viral, agora de fita dupla, é transportado para o núcleo (continue a colorir todas as instâncias do DNA viral de vermelho) e o membrana nuclear (Y) cinza. No núcleo, a enzima chamada integrase & # x25C6 funde-o com o DNA normal da célula hospedeira. O DNA viral pode persistir no DNA da célula por muitos anos em um estado latente, o que complica ainda mais os esforços para tratar ou curar a doença. Pinte o DNA da célula hospedeira (k) de azul claro. Agora deve ser óbvio que o DNA do hospedeiro (azul) tem uma seção do DNA que pertence ao vírus (vermelho).

Usando a enzima celular do hospedeiro, a RNA polimerase, o DNA viral é transcrito de volta em dois splices de RNA. Funciona como uma copiadora, a célula usa o DNA viral para fazer milhares de cópias do RNA viral. Pinte a RNA polimerase (j) de rosa.

Existem dois splices feitos nestes preços: um splice curto (n) que contém as instruções para fazer proteínas virais, e um splice longo (m) que é uma cópia do RNA viral original. Pinte as emendas curtas em verde e as emendas longas em roxo claro em todas as instâncias.

Etapa 4 - Os RNAs emendados curtos são transportados para o citoplasma, onde os ribossomos e o aparelho de golgi usam o código para construir proteínas virais. Pinte o aparelho de golgi (q) de azul claro. Os splices mais longos são o RNA viral de comprimento total e se tornarão o núcleo de novos vírus. No modelo, você verá muitas dessas proteínas flutuando à espera de serem montadas. Certifique-se de que todas essas peças tenham a cor apropriada.

Outra enzima, chamada protease (que veio com o vírus original), é necessária para reunir as proteínas em suas formas funcionais finais.

Etapa 5 - Usando as proteínas montadas a partir do aparato de golgi e o RNA viral completo das longas fitas, o vírus maduro se desprende de sua célula hospedeira. O processo de brotamento muitas vezes destrói a célula hospedeira. Uma vez que a infecção do vírus pode criar milhões de novos vírus sequestrando o DNA da célula e a maquinaria celular. Na maioria das infecções virais, o sistema imunológico aprenderá a identificar as células infectadas e destruí-las antes que possam fazer novas cópias do vírus.

& # x2705 Verifique se todas as estruturas estão coloridas e reveja as cinco etapas para ter uma ideia da & quotgrande imagem. & quot


Como funciona a AIDS

Como todos os vírus, o HIV pisa na linha tênue que separa os seres vivos dos inanimados. Os vírus não possuem a maquinaria química que as células humanas usam para sustentar a vida. Portanto, o HIV requer uma célula hospedeira para permanecer viva e se replicar. Para se reproduzir, o vírus cria novas partículas de vírus dentro de uma célula hospedeira, e essas partículas transportam o vírus para novas células. Felizmente, as partículas do vírus são frágeis.

Os vírus, incluindo o HIV, não têm paredes celulares ou núcleo. Basicamente, os vírus são compostos de instruções genéticas envoltas em uma capa protetora. Uma partícula de HIV, chamada de vírion, é esférica e tem um diâmetro de cerca de um 10.000º de milímetro.

O HIV infecta um tipo específico de célula do sistema imunológico. Essa célula é chamada de célula T CD4 +, um tipo de glóbulo branco também conhecido como célula T auxiliar. Na verdade, o vírus atinge apenas um subconjunto das células T auxiliares: aquelas que já foram expostas à infecção. Isso ocorre porque, ao contrário das células "inéditas", as células experimentadas de "memória" estão em movimento constante, e o HIV usa esse movimento de uma maneira complexa para entrar nelas. Uma vez infectada, a célula T helper se transforma em uma célula de replicação do HIV. As células T auxiliares desempenham um papel vital na resposta imunológica do corpo. Normalmente existem 1 milhão de células T por 1 mililitro de sangue. O HIV reduzirá lentamente o número de células T até que a pessoa desenvolva AIDS.

O HIV é um retrovírus, o que significa que possui genes compostos por moléculas de ácido ribonucléico (RNA). Como todos os vírus, o HIV se replica dentro das células hospedeiras. É considerado um retrovírus porque usa uma enzima, a transcriptase reversa, para converter o RNA em DNA [fonte: Lu et al.].

Para entender como o HIV infecta o corpo, vamos dar uma olhada na estrutura básica do vírus:


9.10D: Ciclo replicativo de HIV

  • Contribuição de Boundless
  • Microbiologia Geral na Boundless

O vírus da imunodeficiência humana (HIV) é um lentivírus (um membro da família dos retrovírus) que causa a síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS). A AIDS é uma condição em humanos em que a falha progressiva do sistema imunológico permite que infecções oportunistas com risco de vida e cânceres prosperem. O HIV pode infectar células dendríticas (DCs). As DCs são uma das primeiras células encontradas pelo vírus durante a transmissão sexual. Atualmente, acredita-se que eles desempenhem um papel importante na transmissão do HIV para as células T quando o vírus é capturado na mucosa pelas DCs. O HIV entra nos macrófagos e nas células T pela adsorção de glicoproteínas em sua superfície aos receptores da célula-alvo. Isso é seguido pela fusão do envelope viral com a membrana celular e a liberação do capsídeo do HIV na célula.

Figura: Replicação de HIV: Etapas no Ciclo de Replicação do HIV: Fusão da célula HIV à superfície da célula hospedeira. Entrada da célula, RNA do HIV, transcriptase reversa, integrase e outras proteínas virais entram na célula hospedeira. O DNA viral é formado por transcrição reversa. O DNA viral é transportado através do núcleo e se integra ao DNA do hospedeiro. Novo RNA viral é usado como RNA genômico para fazer proteínas virais. Novos RNA e proteínas virais se movem para a superfície da célula e novas formas imaturas do vírus HIV. Maturação do vírus e liberação de protease do indivíduo Proteínas do HIV.

Logo após o capsídeo viral entrar na célula, uma enzima chamada transcriptase reversa libera o genoma de RNA de fita simples (+) das proteínas virais anexadas e o copia em uma molécula de DNA complementar (cDNA). O processo de transcrição reversa é extremamente sujeito a erros e as mutações resultantes podem causar resistência aos medicamentos ou permitir que o vírus escape do sistema imunológico do corpo. A transcriptase reversa também tem atividade de ribonuclease que degrada o RNA viral durante a síntese de cDNA, bem como atividade de DNA polimerase dependente de DNA que cria um DNA sentido a partir do cDNA antisense. Juntos, o cDNA e seu complemento formam um DNA viral de fita dupla que é então transportado para o núcleo da célula.

Esse DNA viral integrado pode então permanecer latente, no estágio latente da infecção pelo HIV. Para produzir ativamente o vírus, certos fatores de transcrição celular precisam estar presentes. O mais importante deles é NF- & kappaB (NF kappa B), que é regulado positivamente quando as células T são ativadas. Isso significa que as células com maior probabilidade de serem mortas pelo HIV são as que atualmente lutam contra a infecção. Durante a replicação viral, o provírus de DNA integrado é transcrito em mRNA, que é então dividido em pedaços menores. Esses pequenos pedaços são exportados do núcleo para o citoplasma, onde são traduzidos nas proteínas regulatórias Tat (que estimula a produção de novos vírus) e Rev.

À medida que a proteína Rev recém-produzida se acumula no núcleo, ela se liga aos mRNAs virais e permite que os RNAs não emendados deixem o núcleo, onde são retidos até o splicing. Nesse estágio, as proteínas estruturais Gag e Env são produzidas a partir do mRNA de comprimento total. O RNA de comprimento total é na verdade o genoma do vírus que se liga à proteína Gag e é empacotado em novas partículas de vírus. A etapa final do ciclo viral, a montagem de novos vírions do HIV-1, começa na membrana plasmática da célula hospedeira. A poliproteína Env atravessa o retículo endoplasmático e é transportada para o complexo de Golgi. Lá, ele é clivado pela protease do HIV e processado nas duas glicoproteínas do envelope do HIV, gp41 e gp120. Estes são transportados para a membrana plasmática da célula hospedeira onde a gp41 ancora a gp120 à membrana da célula infectada. As poliproteínas Gag (p55) e Gag-Pol (p160) também se associam com a superfície interna da membrana plasmática junto com o RNA genômico do HIV conforme o vírion em formação começa a brotar da célula hospedeira.

A maturação ocorre no botão em formação ou no vírion imaturo depois de brotar na célula hospedeira. Durante a maturação, as proteases do HIV clivam as poliproteínas em proteínas individuais do HIV funcionais. Esta etapa de clivagem pode ser inibida por inibidores de protease. Os vários componentes estruturais então se reúnem para produzir um virion de HIV maduro. O virião maduro é então capaz de infectar outra célula.


Mecanismos para regular a síntese de genomas e transcrições

Mesmo com genomas bastante simples, os vírus de RNA devem, e fazem, regular as quantidades de genoma, copiar genoma e mRNAs que são sintetizados durante uma infecção. Seria & # x0201c desperdício & # x0201d se um vírus de RNA de fita positiva tivesse que fazer uma nova cópia do genoma para a síntese de cada genoma. É muito mais eficiente sintetizar muitos genomas de cada cópia do genoma. Ter diferentes estruturas nas extremidades 5 & # x02032 e 3 & # x02032 do genoma e copiar o RNA seria uma maneira de conseguir isso. Veremos em um capítulo posterior que os togavírus (Capítulo 16: Família Togaviridae) usam versões ligeiramente diferentes do complexo replicase para sintetizar genomas versus genomas copiados e que as proteínas replicase são & # x0201creguladas & # x0201d por clivagem proteolítica. Os promotores internos para a síntese de mRNA podem variar em sequência, controlando a afinidade relativa do complexo de transcrição para cada mRNA.

Um grande grupo de vírus de RNA de fita negativa não segmentados (Ordem Mononegavirales) sintetizar mRNAs sequencialmente, da extremidade 3 & # x02032 à extremidade 5 & # x02032 do genoma infectante (Capítulos 19 e # x0201322Capítulo 19Capítulo 20Capítulo 21Capítulo 22: Família Rhabdoviridae, Famílias Paramyxoviridae e Pneumoviridae, Família Filoviridae, e família Bornaviridae) (Fig. 10.5). Os genes mais próximos da extremidade 3 & # x02032 do genoma são expressos mais abundantemente, pois o complexo de transcrição sempre inicia a síntese na extremidade 3 & # x02032 do genoma.


Proteínas Acessórias

Fator de infecciosidade viral (Vif)

O fator de infecciosidade viral (Vif) é uma proteína acessória com um papel complexo e específico da célula na via do HIV. Em tipos de células tipicamente não permissíveis, os alvos normais do HIV (linfócitos, macrófagos e alguns tipos de células T), Vif interage com o fator de mecanismo de imunidade celular APOBEC3G. O APOBEC3G funciona tornando-se incorporado aos vírions e evitando que a transcrição reversa ocorra. Vif neutraliza isso ligando-se a APOBEC3G e marcando-o para ser destruído por poliubiquitinação. A funcionalidade do Vif o torna desnecessário em tipos de células permitidos onde APOBEC3G não está presente.

Vif é composto de pelo menos dois domínios cruciais, o terminal N da proteína que se liga a APOBEC3G e a região do terminal C que contém muitos resíduos hidrofóbicos e é essencial para a degradação de APOBEC3G. O complexo funcionamento desta proteína levou à determinação de sua funcionalidade, demorando muito. A elucidação dessa função pode levar ao possível desenvolvimento de medicamentos para o combate ao HIV [6].

Proteína viral R (Vpr)

A proteína viral R (Vpr) está entre as proteínas acessórias mais recentes a serem um tanto bem compreendidas. Vpr é uma proteína de ligação ao ácido nucleico e a presença de Vpr leva a vários resultados diferentes na célula.

O Vpr pode facilitar o movimento do cDNA do HIV do citoplasma para o núcleo, onde pode ser utilizado pela célula. Outra função do Vpr é a capacidade de ativar a transcrição dos promotores do HIV. Vpr também possui a capacidade de interromper a divisão celular entre a fase de crescimento 2 e a mitose. Esta atividade está correlacionada com uma diminuição na atividade de p34cdc2, um elemento crucial para a progressão de G2 para mitose. Após essa parada em seu ciclo de crescimento, as células afetadas sofrem apoptose [12].

Proteína viral U (Vpu)

A proteína viral U (Vpu) é outra proteína acessória que atua no aumento da virulência do HIV-1.

Como o Vpu funciona não é completamente compreendido, mas acredita-se que ajude na liberação de vírions, fazendo com que as proteínas de amarração liberem os vírions do lado de fora da célula. Quando o Vpu não está presente, os vírions se acumulam no exterior da célula e não são liberados, por isso acredita-se que eles causem a liberação de vírions da célula infectada.

Protease HIV-1 (P6)

Muito sobre P6 ainda está sendo estudado. Foi descoberto que P6 é muito importante para a liberação do vírion da célula, auxiliando no processo de brotamento [13]. P6 geralmente está localizado próximo à membrana citoplasmática devido às suas regiões hidrofóbicas, o que não é surpreendente, dado seu papel na liberação do vírion [8].

Fator regulatório negativo (Nef)

O fator regulador negativo (Nef) desempenha duas funções na célula hospedeira. A primeira é que ele está envolvido na ativação das células T. A segunda é que ele mantém um estado persistente de infecção.

O Nef regula negativamente a expressão de proteínas de superfície importantes para a resposta imune do hospedeiro, como os complexos de histocompatibilidade principal e CD4 e CD28 em células T auxiliares [9].

Regulador de vírion (Rev)

O regulador do vírion (Rev) funciona posteriormente na via do HIV. Ele exporta RNA sem emenda para fora do núcleo e para o citoplasma. Este RNA não fragmentado é, portanto, garantido para ser incorporado durante a montagem da partícula de vírion.

Rev se liga ao fator de RNA viral, elemento de resposta Rev (RRE), disponível na maioria dos transcritos não duplicados. Rev então escolta essas transcrições sem emenda para fora do núcleo, utilizando a via Crm1. Uma vez no citoplasma, esses transcritos ou se tornam o molde para a tradução, ou são montados em partículas de vírion [10].

Transativador de transcrição (Tat)

Uma das formas pelas quais o HIV regula a transcrição e a expressão gênica é por meio do transativador da transcrição (Tat).

Tat atua no início do ciclo do HIV. Ele funciona para ativar a transcrição, interagindo com a longa repetição terminal localizada no grampo de resposta transativador (TAR). A ligação de Tat nesta região promove a ligação do fator de transcrição, pTEFb, que pode afetar a processabilidade da RNA polimerase II e a formação de complexos de transcrição. Tat tem muitas outras funções propostas, incluindo o recrutamento de proteínas envolvidas na remodelação da cromatina, regulação gênica, processamento de RNA, tradução e transcrição reversa [11].


Virion

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Virion, uma partícula de vírus inteira, consistindo de uma camada externa de proteína chamada capsídeo e um núcleo interno de ácido nucleico (ribonucleico ou ácido desoxirribonucléico - RNA ou DNA). O núcleo confere infecciosidade e o capsídeo fornece especificidade ao vírus. Em alguns vírions, o capsídeo é ainda envolvido por uma membrana gordurosa, caso em que o vírion pode ser inativado pela exposição a solventes gordurosos, como éter e clorofórmio. Muitos vírions são esferoidais - na verdade, icosaédricos - o capsídeo com 20 faces triangulares, com unidades regularmente organizadas chamadas capsômeros, dois a cinco ou mais ao longo de cada lado e o ácido nucleico é densamente enrolado em seu interior. Outros vírions têm um capsídeo que consiste em um número irregular de pontas superficiais e o ácido nucléico vagamente enrolado em seu interior. Os vírions da maioria dos vírus de plantas têm o formato de uma haste, o capsídeo é um cilindro descoberto (sem uma membrana gordurosa) dentro do qual está uma haste reta ou helicoidal de ácido nucléico.


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