Expressão Gênica Viral e Síntese Proteica

Uma vez que o genoma viral está dentro da célula, o vírus deve produzir RNA mensageiro e traduzi-lo em proteína. A forma como isso acontece depende do tipo de genoma: alguns vírus são lidos diretamente pelos ribossomos do hospedeiro, outros devem primeiro ser transcritos, e muitos trazem suas próprias enzimas para fazer e modificar seu mRNA. Como os vírus não possuem ribossomos, todos eles dependem, em última instância, da maquinaria de tradução do hospedeiro.

Definition

A expressão gênica viral é a produção regulada de RNA mensageiro e proteínas virais, abrangendo a transcrição ou outras vias para o mRNA, a modificação do mRNA e a tradução de proteínas virais nos ribossomos do hospedeiro.

Scope

Este tópico abrange a produção de mRNA viral (transcrição, quando necessária), as modificações, como o capeamento, que permitem que o mRNA seja reconhecido pela célula, o programa temporal de expressão gênica precoce e tardia, e a tradução de proteínas virais nos ribossomos do hospedeiro, incluindo estratégias que permitem que o mRNA viral compita com as mensagens celulares. É material de referência e educacional, não orientação clínica.

Core questions

• Como um vírus produz RNA mensageiro que os ribossomos do hospedeiro reconhecerão e traduzirão?
• Como a expressão gênica viral é ordenada no tempo em fases precoce e tardia?
• Como os vírus redirecionam a maquinaria de tradução do hospedeiro para suas próprias mensagens?

Key concepts

• Tipo de genoma como determinante da via para o mRNA
• RNA polimerases codificadas por vírus
• Capeamento de mRNA e reconhecimento pela maquinaria de tradução
• Programa temporal: expressão gênica precoce (regulatória) e tardia (estrutural)
• Tradução dependente de cap e sítios internos de entrada ribossômica (IRES)
• Desativação do hospedeiro e competição por ribossomos
• Processamento de poliproteínas por proteases virais

Mechanisms

A via para o RNA mensageiro é definida pelo genoma. O RNA de fita positiva pode ser traduzido diretamente; o RNA de fita negativa e os vírus de RNA de fita dupla carregam sua própria polimerase para transcrever o mRNA; os vírus de DNA são geralmente transcritos por polimerases do hospedeiro ou virais; e os retrovírus integram uma cópia de DNA que é então transcrita. Para serem traduzidos eficientemente, os mRNAs virais geralmente precisam de um cap 5' e outras características reconhecidas pela célula, e muitos vírus codificam ou emprestam as enzimas que adicionam um cap, às vezes por química não convencional. A expressão é tipicamente ordenada no tempo, com genes precoces codificando proteínas reguladoras e de replicação e genes tardios codificando componentes estruturais. A tradução ocorre nos ribossomos do hospedeiro através das mesmas etapas de alongamento, terminação e reciclagem usadas para as mensagens celulares, e os vírus empregam estratégias — sítios internos de entrada ribossômica, supressão da tradução do hospedeiro ou processamento de poliproteínas — para garantir que suas proteínas sejam produzidas.

Clinical relevance

As enzimas específicas do vírus para a expressão gênica, como polimerases e enzimas de capeamento, são distintas das equivalentes do hospedeiro e, portanto, são alvos para medicamentos antivirais. Esta entrada descreve a biologia molecular subjacente em um nível conceitual para referência e educação; não é uma base para prescrição, seleção de medicamentos ou cuidado individual do paciente.

History

O reconhecimento na década de 1970 de que diferentes vírus atingem o requisito comum de produzir mRNA por diferentes vias sustentou a classificação de Baltimore e enquadrou o estudo da expressão gênica viral. Trabalhos moleculares subsequentes caracterizaram polimerases e enzimas de capeamento codificadas por vírus, definiram o programa temporal precoce-tardio de muitos vírus e descobriram a tradução independente de cap através da entrada interna do ribossomo, revelando como os vírus comandam a maquinaria de síntese proteica do hospedeiro.

Key figures

• David Baltimore
• Bruno Canard
• Thomas Dever
• Rachel Green

Seminal works

• decroly-2012
• dever-green-2012

Frequently asked questions

Por que alguns vírus carregam sua própria polimerase para dentro da célula?

As células hospedeiras não conseguem transcrever certos genomas virais — por exemplo, RNA de fita negativa ou de fita dupla — então esses vírus empacotam uma polimerase no vírion para produzir os primeiros RNAs mensageiros assim que entram na célula.

Se os vírus não possuem ribossomos, como suas proteínas são produzidas?

Todo vírus depende dos ribossomos da célula hospedeira para traduzir seu RNA mensageiro; os vírus fornecem o mRNA e frequentemente estratégias para favorecê-lo, mas a síntese proteica em si é realizada pela célula.