Replicação Viral e Síntese de Ácidos Nucleicos

No cerne do ciclo de replicação, o vírus copia seu genoma para produzir o ácido nucleico que será empacotado nos vírions da progênie. A química dessa etapa — e onde na célula ela ocorre — é determinada pelo tipo de genoma, e muitos vírus constroem compartimentos de replicação dedicados e associados à membrana para realizá-la de forma eficiente e fora do alcance das defesas do hospedeiro.

Definition

A replicação do genoma viral é a síntese de novas cópias do ácido nucleico viral, realizada por polimerases virais e/ou do hospedeiro de acordo com o tipo de genoma, tipicamente dentro de complexos de replicação especializados.

Scope

Este tópico aborda a síntese de novos genomas virais: as enzimas que copiam genomas de DNA e RNA, as distintas estratégias das principais classes de genomas, a transcrição reversa e os complexos ou fábricas de replicação ligados à membrana que muitos vírus montam. É um tratamento de referência e educacional, não uma orientação clínica.

Core questions

• Como cada classe de genoma — DNA, RNA de fita positiva e negativa, RNA de fita dupla, retroviral — copia seu genoma?
• Por que muitos vírus de RNA constroem fábricas de replicação associadas à membrana?
• Onde na célula ocorre a replicação do genoma e como ela é coordenada com a expressão gênica e a montagem?

Key concepts

• Classe do genoma e estratégia de replicação
• RNA polimerase RNA-dependente
• Transcrição reversa e integração (retrovírus)
• Molde e intermediários replicativos
• Complexos de replicação associados à membrana (fábricas de replicação)
• Compartimentalização longe dos sensores do hospedeiro
• Baixa fidelidade e alta taxa de mutação da replicação de RNA

Mechanisms

A replicação do genoma segue o tipo de genoma. Vírus de DNA copiam seus genomas com polimerases de DNA virais ou do hospedeiro, frequentemente no núcleo; vírus de RNA de fita positiva e negativa usam uma RNA polimerase RNA-dependente codificada pelo vírus, gerando intermediários replicativos de polaridade oposta; vírus de RNA de fita dupla replicam-se dentro de partículas subvirais; e retrovírus transcrevem reversamente seu RNA em DNA que se integra ao cromossomo do hospedeiro. Um tema recorrente, especialmente entre vírus de RNA de fita positiva, é a remodelação de membranas do hospedeiro em compartimentos — variadamente chamados de complexos ou fábricas de replicação — que concentram a maquinaria de replicação, organizam as etapas no espaço e protegem o ácido nucleico viral dos sensores citoplasmáticos do sistema imune inato. A replicação de RNA é tipicamente propensa a erros, conferindo aos vírus de RNA altas taxas de mutação e evolução rápida.

Clinical relevance

Enzimas de replicação do genoma, como RNA polimerases RNA-dependentes e transcriptases reversas, são alvos importantes da terapia antiviral porque diferem das enzimas do hospedeiro. Esta entrada descreve essa biologia em um nível conceitual para referência e educação; não é uma base para prescrição, seleção de medicamentos ou manejo do paciente.

History

A descoberta da transcriptase reversa na década de 1970 derrubou a suposição de que a informação genética flui apenas do DNA para o RNA e explicou a replicação retroviral. Paralelamente, o trabalho sobre RNA polimerases RNA-dependentes estabeleceu como os genomas de RNA são copiados, e estudos celulares e biológicos posteriores revelaram que diversos vírus remodelam as membranas do hospedeiro em compartimentos de replicação semelhantes a organelas, uma visão unificadora de onde e como a síntese do genoma é organizada dentro da célula infectada.

Key figures

• Paul Ahlquist
• David Baltimore
• Howard Temin
• Renato Dulbecco

Seminal works

• denboon-ahlquist-2010
• miller-krijnselocker-2008

Frequently asked questions

Por que os vírus de RNA sofrem mutações tão rapidamente?

As RNA polimerases RNA-dependentes que copiam a maioria dos genomas de RNA geralmente carecem de revisão eficiente, então a replicação é propensa a erros; a alta taxa de mutação resultante permite que os vírus de RNA evoluam rapidamente, por exemplo, para escapar da imunidade ou resistir a medicamentos.

O que é uma fábrica de replicação viral?

Muitos vírus, especialmente os vírus de RNA de fita positiva, reorganizam as membranas da célula hospedeira em compartimentos especializados que concentram a maquinaria de replicação e ajudam a esconder o ácido nucleico viral recém-formado dos sensores imunes inatos da célula.