Organização do Genoma Viral e Ácidos Nucleicos

O genoma viral é o ácido nucleico que carrega a informação genética de um vírus, e os vírus são notáveis pela diversidade da química genômica que utilizam. Um genoma pode ser de DNA ou RNA, fita simples ou fita dupla, de sentido positivo ou negativo, e empacotado como uma única molécula ou vários segmentos. Essas propriedades determinam como o genoma é replicado e expresso, e formam os critérios centrais da classificação de vírus baseada no genoma.

Definition

A organização do genoma viral refere-se à natureza química, fita, polaridade e arranjo do ácido nucleico que codifica um vírus, as propriedades que determinam sua estratégia de replicação e expressão e sustentam a classificação baseada no genoma.

Scope

Esta entrada aborda a variação química e estrutural dos genomas virais: tipo de ácido nucleico (DNA versus RNA), fita (simples ou dupla), polaridade (sentido), segmentação e tamanho do genoma, e as consequências dessas características para a estratégia de replicação e para a natureza propensa a erros dos genomas de RNA. É uma visão geral de referência sobre a organização do genoma e não uma orientação clínica.

Core questions

• Que tipos de ácido nucleico servem como genomas virais?
• O que significam fita simples versus fita dupla e sentido positivo versus sentido negativo para um genoma?
• Como a polaridade do genoma determina se o RNA pode atuar diretamente como mRNA?
• Por que alguns genomas são segmentados e o que isso permite?
• Por que os genomas de vírus de RNA sofrem mutações mais facilmente do que os genomas de DNA?

Key concepts

• Genomas de DNA versus RNA
• Ácido nucleico de fita simples e fita dupla
• Sentido positivo e sentido negativo (polaridade)
• Segmentação do genoma
• Tamanho do genoma e capacidade de codificação
• Transcrição reversa
• Alta taxa de mutação dos genomas de RNA

Key theories

Via genoma-para-mRNA como princípio organizador

Baltimore propôs que a característica definidora de um vírus é a rota pela qual seu genoma gera RNA mensageiro, tornando o tipo de genoma, a fita e a polaridade as propriedades classificatórias centrais.

Quase-espécie / conceito de alta taxa de mutação dos genomas de RNA

Como a replicação de RNA carece de revisão eficiente, os genomas de vírus de RNA acumulam mutações rapidamente e existem como populações heterogêneas, uma propriedade central para sua evolução e adaptabilidade.

Mechanisms

Os genomas virais variam em vários eixos que, juntos, fixam a estratégia de replicação e expressão. O tipo de ácido nucleico (DNA ou RNA) e a fita (simples ou dupla) determinam quais enzimas são necessárias para copiar o genoma e produzir mRNA. A polaridade é especialmente importante para o RNA de fita simples: um genoma de sentido positivo pode ser traduzido diretamente como mRNA, enquanto um genoma de sentido negativo deve primeiro ser transcrito em uma fita complementar, de modo que os vírus de sentido negativo devem carregar sua própria polimerase na partícula. Alguns genomas são segmentados em várias moléculas, o que permite o rearranjo entre vírus relacionados. Os genomas de RNA são replicados com pouca revisão e, portanto, sofrem mutações rapidamente, gerando populações diversas, enquanto a maioria dos genomas de DNA é copiada com mais fidelidade.

Clinical relevance

A organização do genoma explica por que vírus relacionados compartilham estratégias de replicação, por que vírus de RNA segmentados podem rearranjar-se e por que muitos vírus de RNA evoluem rapidamente, sendo tudo isso um pano de fundo relevante para a ciência antiviral e de vacinas. Esta entrada é uma referência estrutural e conceitual e não oferece recomendações de diagnóstico ou tratamento.

History

O reconhecimento de que os genomas virais poderiam ser de DNA ou RNA, e de variada fita e polaridade, acumulou-se através da virologia molecular de meados do século XX e foi sintetizado em 1971 por Baltimore, que usou a lógica genoma-para-mRNA para organizar os vírus. Trabalhos posteriores de Domingo, Holland e outros estabeleceram que os genomas de RNA se replicam como populações heterogêneas e propensas a erros, remodelando a compreensão da evolução viral.

Key figures

• David Baltimore
• Esteban Domingo
• John Holland
• Eugene Koonin

Seminal works

• baltimore-1971
• domingo-1997
• koonin-2021

Frequently asked questions

Um genoma viral pode ser DNA ou RNA?

Sim. Ao contrário dos organismos celulares, que usam DNA de fita dupla, os vírus coletivamente usam DNA ou RNA, de fita simples ou dupla, e de sentido positivo ou negativo; essa diversidade da química do genoma é uma característica definidora dos vírus e uma base para sua classificação.

Por que os vírus de RNA tendem a sofrer mutações tão rapidamente?

Os genomas de RNA são geralmente copiados por polimerases que carecem de revisão eficiente, de modo que os erros de replicação se acumulam e o vírus existe como uma população heterogênea, o que pode acelerar a adaptação; os genomas de DNA são geralmente copiados com mais precisão.