O que são os vírus?

Vírus são parasitas microscópicos, geralmente muito mais pequenos do que as bactérias. Falta-lhes a capacidade de se desenvolverem e reproduzirem fora de um corpo hospedeiro.

P>Predominantemente, os vírus têm a reputação de serem a causa de contágio. Os eventos generalizados de doença e morte têm, sem dúvida, reforçado essa reputação. O surto de Ébola de 2014 na África Ocidental, e a pandemia de gripe H1N1/suína de 2009 (um surto global generalizado) provavelmente vêm-me à mente. Enquanto tais vírus são certamente inimigos astutos para os cientistas e profissionais médicos, outros dos seus males têm sido instrumentais como instrumentos de investigação; promovendo a compreensão de processos celulares básicos, tais como a mecânica da síntese de proteínas, e dos próprios vírus.

Descoberta

Quanto mais pequenos são os vírus em comparação com as bactérias? Um pouco. Com um diâmetro de 220 nanómetros, o vírus do sarampo é cerca de 8 vezes mais pequeno do que a bactéria E.coli. A 45 nm, o vírus da hepatite é cerca de 40 vezes mais pequeno do que a E.coli. Para uma sensação de quão pequena esta é, David R. Wessner, professor de biologia no Davidson College, fornece uma analogia num artigo de 2010 publicado na revista Nature Education: O vírus da poliomielite, com 30 nm de diâmetro, é cerca de 10.000 vezes mais pequeno do que um grão de sal. Tais diferenças de tamanho entre vírus e bactérias forneceram a primeira pista crítica da existência do primeiro.

Toward the end of the 19th century the notion that microorganisms, especially bacteria, could cause disease was well established. No entanto, os investigadores que investigavam uma doença preocupante no tabaco – a doença do mosaico do tabaco – estavam um pouco perplexos quanto à sua causa.

Num artigo de investigação de 1886 intitulado “Concerning the Mosaic Disease of Tobacco”, Adolf Mayer, químico e investigador agrícola alemão, publicou os resultados das suas extensas experiências. Em particular, Mayer descobriu que quando esmagou as folhas infectadas e injectou o sumo nocivo nas veias das folhas saudáveis de tabaco, resultou nas manchas amareladas e descolorações características da doença. Mayer supôs correctamente que o que quer que estivesse a causar a doença do mosaico do tabaco estava no sumo das folhas. No entanto, não obtivemos resultados mais concretos. Mayer sentiu que o que quer que estivesse a causar a doença era de origem bacteriana, mas não foi capaz de isolar o agente causador da doença ou identificá-lo sob um microscópio. Nem podia recriar a doença injectando plantas saudáveis com uma gama de bactérias conhecidas.

Em 1892, um estudante russo chamado Dmitri Ivanovsky repetiu essencialmente as experiências de suco de Mayer, mas com um pouco de torção. Segundo um artigo publicado em 1972 na revista Bacteriological Reviews, Ivanovsky passou o sumo de folhas infectadas através de um filtro Chamberland, um filtro suficientemente fino para capturar bactérias e outros microrganismos conhecidos. Apesar da peneiração, o filtrado líquido permaneceu infeccioso, sugerindo uma nova peça para o puzzle; o que quer que estivesse a causar a doença era suficientemente pequeno para passar através do filtro. Contudo, Ivanovsky concluiu também que a causa da doença do mosaico do tabaco era bacteriana, sugerindo que o filtrado “continha uma bactéria ou uma toxina solúvel”. Foi apenas em 1898 que se reconheceu a presença de vírus. O cientista holandês Martinus Beijerinck, embora confirmando os resultados de Ivanovsky, sugeriu que a causa da doença do mosaico do tabaco não era bacteriana mas um “vírus líquido vivo”, referindo-se a ele pelo termo agora desactualizado, “vírus filtrável”

As experiências de Ivanovsky, Beijerinck e outros que se seguiram apenas apontavam para a existência de vírus. Levaria mais algumas décadas até que alguém visse realmente um vírus. Segundo um artigo publicado em 2009 na revista Clinical Microbiology Reviews, uma vez que o microscópio electrónico foi desenvolvido em 1931 pelos cientistas alemães Ernst Ruska e Max Knoll, o primeiro vírus pôde ser visualizado com a nova tecnologia de alta resolução. Estas primeiras imagens tiradas por Ruska e colegas em 1939 foram do vírus do mosaico do tabaco. Assim, a descoberta de vírus veio em círculo completo.

Structure

Viruses teeter sobre os limites do que é considerado vida. Por um lado, contêm os elementos-chave que compõem todos os organismos vivos: os ácidos nucleicos, ADN ou ARN (qualquer vírus só pode ter um ou outro). Por outro lado, os vírus não têm a capacidade de ler e agir independentemente sobre a informação contida dentro destes ácidos nucleicos.

“Um vírus mínimo é um parasita que requer replicação (fazer mais cópias de si mesmo) numa célula hospedeira”, disse Jaquelin Dudley, professor de biociências moleculares na Universidade do Texas em Austin. “O vírus não se pode reproduzir fora do hospedeiro porque lhe falta a maquinaria complicada que uma célula possui”. A maquinaria celular do hospedeiro permite que os vírus produzam RNA a partir do seu ADN (um processo chamadotranscrição) e construam proteínas com base nas instruções codificadas no seu RNA (um processo chamado tradução).

Quando um vírus é completamente montado e capaz de infecção, é conhecido como virião. De acordo com os autores de “Medical Microbiology 4th Ed.”. (University of Texas Medical Branch at Galveston, 1996), a estrutura de um virião simples é constituída por um núcleo de ácido nucleico interno rodeado por um invólucro exterior de proteínas conhecido como capsid. As cápsulas protegem os ácidos nucleicos virais de serem mastigados e destruídos por enzimas especiais das células hospedeiras chamadas nucleases. Alguns vírus têm uma segunda camada protectora conhecida como o envelope. Esta camada é geralmente derivada da membrana celular de um hospedeiro; pequenos fragmentos roubados que são modificados e reexportados para o vírus utilizar.

O ADN ou RNA encontrado no núcleo do vírus pode ser encalhado simples ou duplo encalhado. Constitui o genoma ou a soma total da informação genética de um vírus. Os genomas virais são geralmente pequenos em tamanho, codificando apenas para proteínas essenciais tais como proteínas capsid, enzimas, e proteínas necessárias para replicação dentro de uma célula hospedeira.

Função

O papel principal do vírus ou virião é “entregar o seu genoma de ADN ou RNA na célula hospedeira para que o genoma possa ser expresso (transcrito e traduzido) pela célula hospedeira”, de acordo com “Microbiologia Médica”.

Primeiro, os vírus precisam de aceder ao interior do corpo de um hospedeiro. As passagens respiratórias e as feridas abertas podem funcionar como portas de acesso para os vírus. Por vezes, os insectos fornecem o modo de entrada. Certos vírus irão apanhar boleia na saliva de um insecto e entrar no corpo do hospedeiro após a picada do insecto. De acordo com os autores de “Molecular Biology of the Cell, 4th Ed” (Garland Science, 2002) tais vírus podem replicar-se tanto dentro das células do insecto como do hospedeiro, assegurando uma transição suave de um para o outro. Exemplos incluem os vírus que causam a febre amarela e a dengue.

Vírus ligar-se-ão então às superfícies das células hospedeiras. Fazem-no reconhecendo e ligando-se a receptores de superfície celular, como duas peças de puzzle entrelaçadas. Muitos vírus diferentes podem ligar-se ao mesmo receptor e um único vírus pode ligar-se a diferentes receptores de superfície celular. Enquanto os vírus os utilizam em seu benefício, os receptores de superfície celular são na realidade concebidos para servir a célula.

Após um vírus se ligar à superfície da célula hospedeira, pode começar a mover-se através da cobertura ou membrana externa da célula hospedeira. Há muitos modos diferentes de entrada. O VIH, um vírus com um envelope, funde-se com a membrana e é empurrado através dela. Outro vírus envolvido, o vírus da gripe, é engolido pela célula. Alguns vírus não-envelopados, como o vírus da poliomielite, criam um canal poroso de entrada e enterram-se através da membrana.

p>No interior, os vírus libertam os seus genomas e também perturbam ou sequestram várias partes da maquinaria celular. Os genomas virais direccionam as células hospedeiras para a produção final de proteínas virais (muitas vezes interrompendo a síntese de qualquer RNA e proteínas que a célula hospedeira pode utilizar). Em última análise, os vírus empilham o convés a seu favor, tanto dentro da célula hospedeira como dentro do próprio hospedeiro, criando condições que permitem a sua propagação. Por exemplo, ao sofrer do frio comum, um espirro emite 20.000 gotículas contendo rinovírus ou partículas de coronavírus, de acordo com a “Biologia Molecular da Célula”. Tocar ou respirar essas gotículas, é tudo o que é necessário para que um resfriado se propague.

Novas descobertas

Compreender as relações entre vírus começou com a observação de semelhanças em tamanho e forma, se os vírus continham ADN ou ARN, e em que forma. Com melhores métodos para sequenciar e comparar genomas virais, e com o constante influxo de novos dados científicos, o que sabemos sobre vírus e as suas histórias está constantemente a ser afinado.

Até 1992, a noção de que os vírus eram muito mais pequenos do que as bactérias, com genomas minúsculos era considerada como um dado adquirido. Nesse ano, os cientistas descobriram uma estrutura tipo bactéria dentro de algumas amebas numa torre de arrefecimento de água, de acordo com Wessner. Afinal, o que descobriram não era uma espécie bacteriana, mas um vírus muito grande, ao qual deram o nome de Mimivirus. O vírus tem cerca de 750 nm de tamanho e pode também ter as mesmas propriedades de coloração que as bactérias gram-positivas. Seguiu-se a descoberta de outros grandes vírus, tais como o Mamavirus e o Megavirus.

“Não se sabe como estes grandes vírus evoluíram”, disse Dudley, referindo-se a eles como os “elefantes” do mundo dos vírus. “Podem ser células degeneradas, que se tornaram parasitas de outras células (os Mimivirus infectam a ameba), ou podem ser vírus mais típicos que continuam a adquirir genes hospedeiros adicionais”, acrescentou ela. Os mimivírus requerem a maquinaria celular de um hospedeiro para produzir proteínas, tal como outros vírus mais pequenos. No entanto, o seu genoma ainda contém muitos resquícios de genes associados ao processo de tradução. É possível que os Mimivírus tenham sido em tempos células independentes. Ou poderiam simplesmente ter adquirido e acumulado alguns genes hospedeiros, escreveu Wessner.

Estas descobertas levantam novas questões e abrem novas vias de investigação. No futuro, estes estudos podem fornecer respostas a questões fundamentais sobre a origem dos vírus, como chegaram ao seu estado parasitário actual, e se os vírus devem ser incluídos na árvore da vida.