O que é um coronavírus? Uma breve introdução a vírus, vírus de RNA e coronavírus

por Piter Kehoma Boll

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Então, estamos passando por um tipo de apocalipse como todos sabem. Um vírus agressivo e contagioso se espalhou pelo mundo todo e está causando um grande impacto em nossa sociedade, matando milhares de pessoas e acabando com a economia.

Mas não estou aqui para falar sobre como se proteger do vírus e quem é mais vulnerável a ele. Você pode encontrar essa informação virtualmente em todo lugar (mas não acredite nas besteiras que Karen, a anti-vacina, ou o seu tio Airton, o bolsominion, estão espalhando pelo Whatsapp. Isso é pior que o vírus). Igualmente eu não estou aqui para mostrar como essa pandemia é um resultado direto de nossa sociedade capitalista falha e como as porras dos ricos deveriam ser decapitados de uma vez por todas. Não. Eu farei uma abordagem mais biológica e explicarei um pouco sobre o que é um vírus de um ponto de vista estrutural, funcional e taxonômico.

Então vamos começar com o que é um vírus.

Um vírus é basicamente um monte de m… material genético parasita que infecta células para se reproduzir. Os vírus não são bem seres vivos já que não possuem nem células nem metabolismo. No entanto eles precisam de células para se reproduzirem. Todos os vírus são compostos de um pedaço de ácido nucleico (ou DNA ou RNA) e um capsídeo, uma “caixa” que protege o ácido nucleico. O capsídeo geralmente é formando por muitas cópias de uma ou duas proteínas que são codificadas no material genético do vírus. Cada molécula individual de proteína do capsídeo é chamada de capsômero.

Esquema de um vírus helicoidal mostrando o capsídeo em verde e o material genético em azul. Créditos a Anderson Brito.*
O vírus do mosaico do tabaco (Tobacco mosaic virus) que infecta pés de tabaco e outras plantas, possui um capsídeo helicoidal típico.

A maioria dos vírus possui um capsídeo helicoidal ou icosaédrico. Em um capsídeo helicoidal, os capsômeros são dispostos helicoidalmente e formam um tubo alongado e oco dentro do qual o material genético fica localizado. Em capsídeos icosaédricos, os capsômeros se arranjam para formar um icosaedro, isto é, um poliedro com 20 faces, que envolve o material genético.

Esquema de um vírus icosaédrico com um capsídeo icosaédrico (em verde) em volta do material genético (em vermelho). Créditos a Anderson Brito.*
Adenovírus são um exemplo de vírus com capsídeo icosaédrico. Foto de Graham Beards.**

Muitos vírus possuem uma camada adicional, o envelope, que envolve o capsídeo. O envelope é uma camada bilipídica atravessada por glicoproteínas, como as membranas celulares dos organismos vivos, e é formada pela membrana celular ou por uma membrana interna da célula em que o vírus nasceu. Ele é, portanto, muito similar à membrana celular do hospedeiro do vírus.

Esquema de um vírus icosaédrico envelopado. A camada bilipídica é mostrada em cinza e as glicoproteínas em laranja. Créditos a Anderson Brito.*

Considerando o tipo de ácido nucleico encontrado em vírus, eles podem ser classificados em três grupos principais: vírus de DNA, vírus de RNA e retrovírus.

Vírus de DNA possuem DNA como seu ácido nucleico. Quando eles infectam a célula, eles seguem até o núcleo, onde dependem inteiramente da maquinaria da célula para se reproduzirem, ou seja, eles usam a DNA-polimerase do hospedeiro para produzir novas cadeias de DNA e a RNA-polimerase do hospedeiro para construir RNA viral que será, por sua vez, convertido em proteínas do capsídeo usando os ribossomos da célula. Os vírus de DNA sofrem pouca mutação porque as enzimas DNA-polimerase possuem uma habilidade revisora, isto é, elas podem detectar erros durante a replicação e consertá-los. Vírus como Herpesvirus (que causam herpes e catapora), Poxvirus (que inclui o agora extinto vírus da Varíola) e Adenovirus são todos vírus de DNA.

Human alphaherpesvirus 3 (HHV-3) é um vírus de DNA icosaédrico e envelopado que causa catapora e herpes-zóster (cobreiro) em humanos.

Vírus de RNA, também chamados de ribovírus, por outro lado, possuem RNA como seu ácido nucleico. Quando eles infectam uma célula, geralmente permanecem no citoplasma. Diferente dos vírus de DNA, os vírus de RNA possuem sua própria RNA-polimerase e a usam para produzir novas cópias, mas ainda dependem dos ribossomos do hospedeiro para construir os capsídeos e fazer novas cópias da RNA-polimerase. Como enzimas RNA-polimerase não possuem a habilidade revisora das DNA-polimerases, vírus de RNA sofrem mutação rapidamente. Muitas doenças humanas são causadas por vírus de RNA, incluindo resfriado comum, gripe, ebola, febre amarela, dengue, zika, hepatite C, raiva, poliomielite, sarampo, bem como COVID-19, causada pelo atual coronavírus apocalíptico.

Yellow fever virus, o vírus da febre amarela, é um vírus de RNA icosaédrico e envelopado.

Retrovírus, o último tipo de vírus, possuem RNA como seu ácido nucleico. Contudo, diferente dos vírus de RNA, os retrovírus não produzem cópias novas diretamente de seu RNA usando uma RNA-polimerase. Em vez disso, eles possuem outro tipo de enzima, chamada transcriptase reversa, que constrói uma fita de DNA a partir do RNA. Esse DNA viral é então incorporado no DNA da célula hospedeira por uma enzima integrase. Retrovírus, portanto, mudam o genoma do hospedeiro, isto é, eles produzem um “híbrido” deles mesmos com o hospedeiro. A célula infectada então transcreve o DNA viral de volta em RNA, fazendo várias cópias e permitindo que o vírus se reproduza. Os retrovírus mais famosos a infectar humanos são o vírus da imunodeficiência humana (Human immunodeficiency virus, HIV) e o vírus da Hepatite B (Hepatitis B virus).

Human Imunodeficiency Virus 1 (HIV-1) é um retrovírus icosaédrico envelopado que causa AIDS em humanos.

Mas agora vamos nos focar na nossa atual celebridade, SARS-CoV-2, coloquialmente conhecido como o coronavírus. Este vírus, que está causando o apocalipse atual, é uma nova linhagem, descoberta no final de 2019, do coronavírus relacionado à síndrome respiratória aguda severa ((Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus (SARSr-CoV)). O surto anterior de SARS entre 2002 e 2004 foi causado por outra linhagem desta mesma espécie, SARS-CoV, agora frequentemente referida como SARS-CoV-1. O vírus pertence ao gênero Betacoronavirus e à família Coronaviridae. Todos os membros da família Coronaviridae são frequentemente chamados de “coronavírus” e as espécies atualmente conhecidas infectam aves e mamíferos.

SARS-COV-2 com cores artificiais mostrando a “coroa” (em laranja) formada pelas glicoproteínas em forma de bastão do envelope.

Coronavírus são vírus de RNA, como mencionei acima, e possuem um capsídeo helicoidal, bem como um envelope. O envelope contém grandes glicoproteínas em forma de bastão que aparecem como projeções na superfície do vírus e, em micrografias eletrônicas, se parecem com a coroa solar, de onde o nome coronavirus (corona, coroa em latim). O envelope é construído a partir da membrana do retículo endoplasmático do hospedeiro e possui glicoproteínas de origem viral, incluindo as glicoproteínas em forma de bastão que caracterizam esses vírus.

A presença deste envelope em torno do capsídeo possui vantagens e desvantagens para os coronavírus e qualquer outro vírus envelopado. Como este envelope é basicamente um pedaço da célula hospedeira, vírus envelopados podem se esgueirar para dentro de hospedeiros novos mais facilmente porque o sistema imunológico leva algum tempo para reconhecê-los como invasores, visto que eles estão “em pele de hospedeiro”. Por outro lado, este envelope é muito frágil quando exposto ao ambiente externo e degrada muito rapidamente, de forma que o vírus precisa de contato próximo entre um hospedeiro infectado e um novo hospedeiro para se espalhar. Também é por isso que lavar as mãos com sabão mata o vírus tão facilmente. Se o vírus não estivesse envelopado, isto é, tivesse somente seu capsídeo, ele seria muito mais resistente.

As glicoproteína em forma de bastão do envelope viral também são responsáveis pela habilidade do vírus de infectar. Estas glicoproteínas se conectam à enzima conversora de angiotensina 2 (angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2)), uma enzima que é encontrada na superfície de muitas células humanas. A ACE2 é especialmente abundante nos pulmões, sendo este o motivo pelo qual este é o órgão que mais sofre durante uma infecção de SARS-CoV.

Os principais gêneros dentro da família Coronaviridae são Alphacoronavirus, Betacoronavirus, Gammacoronavirus e Deltacoronavirus. A maioria das espécies conhecidas de Alpha– e i infectam morcegos, então é provável que o ancestral desses gêneros fosse originalmente um vírus específico de morcegos que mais tarde mutou e adquiriu a habilidade de infectar outras espécies. Todos os coronavírus que infectam humanos pertencem a estes dois gêneros e incluem, além do SARS-CoV, também o MERS-CoV (que causa a Síndrome Respiratória do Oriente Médio) e vários vírus que causam sintomas brandos semelhantes a um resfriado, como HCoV-HKU1, HCoV-NL63 e HCoV-229E. Espécies de Gammacoronavirus infectam principalmente aves, mas ao menos uma espécie, Coronavirus HKU15, causa diarreia em porcos. O gênero Deltacoronavirus inclui o coronavírus aviário (Avian coronavirus (IBV)), que causa bronquite infecciosa em aves, e o coronavírus da beluga SW1 (Beluga whale coronavirus SW1), o único coronavírus conhecido que infecta um mamífero marinho.

Avian coronavirus. As glicoproteínas em forma de bastão são claramente visíveis no envelope.

O genoma dos coronavírus possui cerca de 30 mil nucleotídeos, sendo um dos maiores genomas entre vírus de RNA. O único vírus de RNA conhecido que possui um genoma maior, com cerca de 41 mil nucleotídeos, foi descoberto em 2018 e infecta… adivinha… planárias! Chamado de “nidovírus das células secretoras de planária” (Planarian secretory cell nidovirus (PSCNV)), ele pertence à ordem Nidovirales, que inclui os coronavírus e muitos outros vírus de RNA, mas parece ter se divergido da maioria dos membros de Nidovirales muito, muito tempo atrás. Talvez eu fale mais desse vírus específico e as implicações de sua descoberta numa postagem futura.

Vamos concluir esta postagem com uma rápida revisão do que aprendemos sobre SARS-CoV-2, o “coronavírus”:

  • Ele é um vírus de RNA, ou seja, possui grande potencial de mutação e é capaz de criar cópias de si mesmo no citoplasma do hospedeiro, sendo quase um vírus autossuficiente;
  • Ele possui um capsídeo helicoidal em torno do RNA;
  • Ele possui um envelope derivado da membrana do retículo endoplasmático do hospedeiro, que é a razão pela qual pode ser morto tão facilmente com água e sabão;
  • Este envelope inclui grandes glicoproteínas em forma de bastão que o fazem parecer uma coroa solar em micrografias eletrônicas, de onde o nome coronavirus;
  • Ele é um membro do gênero Betacoronavirus, que inclui várias espécies conhecidas por infectarem morcegos, e esta é a razão pela qual sua origem numa sopa de morcego chinesa é muito provável.

Espero que esta postagem tenha ajudado você a ver mais desse vírus do que apenas sua habilidade de colapsar sociedades humanas.

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Referências e leitura adicional:

Saberi A, Gulyaeva AA, Brubacher JL, Newmark PA, Gorbalenya AE (2018) A planarian nidovirus expands the limits of RNA genome size. PLoS Pathogens 14(11):e1007314. doi: 10.1371/journal.ppat.1007314

Wikipedia. DNA virus. Disponível em < https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_virus >. Acesso em 4 de abril de 2020.

Wikipedia. Retrovirus. Disponível em < https://en.wikipedia.org/wiki/Retrovirus >. Acesso em 4 de abril de 2020.

Wikipedia. RNA virus. Disponível em < https://en.wikipedia.org/wiki/RNA_virus >. Acesso em 4 de abril de 2020.

Wikipedia. Virus. Disponível em < https://en.wikipedia.org/wiki/Virus >. Acesso em 4 de abril de 2020.

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*Creative Commons License Esta obra está licenciada sob uma Licença Creative Commons de Atribuição e Compartilhamento Igual 3.0 Não Adaptada.

**Creative Commons License Esta obra está licenciada sob uma Licença Creative Commons de Atribuição 3.0 Não Adaptada.

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