F2 · Aulas 23–26

Vírus

Estrutura dos vírus

Formados por material genético — DNA ou RNA, nunca os dois — envolto pelo capsídeo proteico. Alguns têm ainda um envelope lipoproteico derivado da membrana da célula hospedeira, que os torna mais sensíveis a sabão e álcool.

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Os vírus são partículas acelulares — não são células nem organismos no sentido estrito —, o que já os coloca numa zona limítrofe da definição de vida: são parasitas intracelulares obrigatórios, pois não possuem ribossomos, mitocôndrias, nem maquinaria de tradução própria, dependendo inteiramente do metabolismo da célula hospedeira para se replicar. Por isso, fora de um hospedeiro são inertes, comportando-se como simples complexos moleculares; dentro dele, apropriam-se da maquinaria celular para produzir suas proteínas e copiar seu genoma. Quanto à arquitetura, o capsídeo pode assumir diferentes simetrias: helicoidal (como no vírus da gripe), icosaédrica (como no adenovírus) ou ainda complexa, combinando formas, como nos bacteriófagos, cuja cabeça icosaédrica se liga a uma cauda helicoidal e a fibras que reconhecem receptores bacterianos — um exemplo clássico de especificidade vírus-hospedeiro, já que cada vírus infecta apenas células que apresentem os receptores compatíveis.

Essa especificidade explica por que o HIV ataca linfócitos T CD4 e não neurônios, e por que zoonoses dependem de mutações que permitam ao vírus "trocar de receptor". O envelope lipoproteico, quando presente, é adquirido por brotamento através da membrana da célula hospedeira e carrega glicoproteínas virais que funcionam como "chaves" para novos receptores; essa camada lipídica o torna mais frágil a detergentes e solventes, o que fundamenta o uso de álcool e sabão como agentes antivirais — tanto que vírus envelopados (gripe, HIV, coronavírus) são mais facilmente destruídos por essas substâncias do que os nus, como o adenovírus e o norovírus, mais resistentes no ambiente e mais associados a surtos por água e alimentos contaminados.

Características gerais dos vírus

São acelulares e parasitas intracelulares obrigatórios: não têm metabolismo próprio, ribossomos nem capacidade de reprodução autônoma. Fora da célula são inertes. Daí a controvérsia sobre serem ou não seres vivos — e por que antibióticos não funcionam contra eles.

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Essa condição de parasita intracelular obrigatório decorre da própria arquitetura viral: o vírus é essencialmente material genético (DNA ou RNA, nunca os dois juntos) envolvido por um capsídeo proteico, que pode ainda ganhar um envelope lipídico roubado da membrana da célula hospedeira. Sem ribossomos, sem ATP e sem enzimas do metabolismo energético, ele não traduz proteínas nem gera energia — só consegue se multiplicar sequestrando toda a maquinaria da célula invadida. Por isso a classificação é tão problemática: falta a ele o conjunto mínimo de propriedades que define a vida, mas ele possui informação genética, evolui por seleção natural e se reproduz (ainda que dependente de outro).

O bacteriófago T4, que infecta a bactéria Escherichia coli, ilustra bem o processo: ele adere à parede bacteriana, injeta seu DNA, usa os ribossomos e as enzimas do hospedeiro para produzir centenas de novas cópias e, ao final, provoca a lise da célula, liberando a prole viral. Esse mesmo mecanismo explica por que os antibióticos falham: eles atuam sobre estruturas bacterianas (parede celular, ribossomos 70S), ausentes nos vírus, o que exige antivirais que bloqueiem etapas específicas da replicação viral.

Reprodução viral

Etapas gerais: adsorção (ligação a receptores específicos da célula), penetração do material genético, replicação e síntese de proteínas virais usando a maquinaria do hospedeiro, montagem e liberação, por lise ou brotamento.

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A reprodução viral só ocorre dentro de uma célula hospedeira, pois o vírus não possui metabolismo próprio para gerar energia nem ribossomos para traduzir proteínas. Por isso, costuma-se dizer que ele é um parasita intracelular obrigatório. O ciclo depende do tipo de ácido nucleico viral — DNA ou RNA, fita simples ou dupla, positiva ou negativa — o que define estratégias distintas, como a transcrição reversa dos retrovírus (HIV) ou a replicação direta do RNA de sentido positivo (SARS-CoV-2 e poliovírus). Dois modelos clássicos resumem o processo: o ciclo lítico, em que o vírus usa a maquinaria celular, replica-se intensamente e provoca a lise da célula, liberando centenas de novas partículas; e o ciclo lisogênico, em que o material genético viral se integra ao genoma bacteriano na forma de provírus e é replicado junto com o DNA do hospedeiro, podendo permanecer latente por gerações antes de ser induzido ao ciclo lítico.

Reprodução do bacteriófago

No ciclo lítico, o fago se replica rapidamente e rompe a bactéria, liberando novos vírus. No ciclo lisogênico, o DNA viral se integra ao cromossomo bacteriano como prófago e é transmitido às células-filhas, podendo depois ativar-se e entrar em ciclo lítico.

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A reprodução do bacteriófago começa com a adsorção, em que as fibras da cauda reconhecem receptores específicos na parede bacteriana, seguida da injeção do ácido nucleico — o capsídeo permanece externo, funcionando como mera seringa molecular. A partir daí, o destino depende do equilíbrio entre proteínas virais e o estado metabólico da célula: enquanto o fago lambda, por exemplo, tende à lisogenia quando há nutrientes abundantes e baixa multiplicidade de infecção, condições de estresse ou alta multiplicidade favorecem o ciclo lítico. No ciclo lítico, o DNA viral assume o controle do maquinário bacteriano, desviando ribossomos e enzimas para produzir centenas de cópias de DNA e proteínas virais, que se montam em novos virions; a lise ocorre pela ação de endolisinas e holinas codificadas pelo próprio fago, liberando de 100 a 200 partículas em poucas dezenas de minutos.

Já no ciclo lisogênico, a enzima integrase insere o genoma viral no cromossomo bacteriano, formando o prófago, que se replica junto com o DNA hospedeiro a cada divisão celular, mantendo a informação viral latente por gerações; a indução pode ser desencadeada por radiação UV ou danos ao DNA, que ativam o sistema SOS bacteriano e levam à excisão do prófago e à entrada no ciclo lítico. As provas costumam cobrar justamente a comparação entre os dois ciclos, a diferença entre vírus envelopado e não envelopado na entrada celular, o papel da integrase e do prófago na transdução genética bacteriana, além de interpretar experimentos clássicos como o de Lederberg e Lederberg com lambda, então domine esses pontos e saiba aplicá-los em questões que misturam genética molecular e microbiologia.

Reprodução do retrovírus

Vírus de RNA que possuem a enzima transcriptase reversa: sintetizam DNA a partir do RNA, invertendo o fluxo usual da informação. Esse DNA integra-se ao genoma da célula hospedeira como provírus, podendo permanecer latente por anos — o caso do HIV.

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Os retrovírus levam esse nome porque invertem o dogma central da biologia molecular: em vez de DNA → RNA → proteína, partem do RNA e fabricam DNA. Depois que a transcriptase reversa copia o RNA viral em uma fita de DNA complementar, a enzima integrase insere esse DNA no cromossomo da célula hospedeira, originando o provírus. A partir daí, a maquinaria celular transcreve o provírus em RNA mensageiro, que é traduzido em proteínas virais e também serve de material genético para novos vírions; esses saem da célula por brotamento, levando um pedaço da membrana plasmática como envelope. O caso clássico é o HIV, que infecta linfócitos T CD4 auxiliares: após a integração, o provírus pode ficar silencioso por anos (latência), o que explica o longo período assintomático da infecção.

Quando ocorre ativação celular, a replicação intensa destrói os linfócitos e leva à imunodeficiência da Aids.

Vale notar que a transcriptase reversa não tem correção de erros, gerando alta taxa de mutação — por isso é tão difícil produzir vacinas e por isso surgem variantes resistentes a medicamentos.

Importância dos vírus para os seres humanos

Além das doenças, têm papel ecológico no controle de populações microbianas e evolutivo, por transferência horizontal de genes. Aplicações biotecnológicas: vetores em terapia gênica e em vacinas de vetor viral, fagoterapia contra bactérias resistentes e controle biológico de pragas.

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Os vírus ocupam uma posição ambígua na biologia: são parasitas intracelulares obrigatórios, desprovidos de metabolismo próprio, mas sua ação transcende a patologia. A importância humana dos vírus se organiza em três frentes complementares. A primeira é a médica-sanitária: além de causarem doenças, servem como ferramenta de diagnóstico e imunização, já que as vacinas virais (atenuadas, inativadas ou de subunidades) exploram a própria capacidade de estimular a resposta imune; a vacina contra a COVID-19 da Oxford/AstraZeneca, por exemplo, usa um adenovírus de chimpanzé modificado como vetor que carrega o gene da proteína spike, embora adenovírus sejam apenas um entre vários vetores possíveis, ao lado de lentivírus, vírus adeno-associados (AAV) e poxvírus.

A segunda frente é a biotecnológica e terapêutica: os vírus são veículos naturais de material genético, o que os torna candidatos ideais para a terapia gênica, na qual um vírus modificado entrega uma cópia funcional de um gene defeituoso a células-alvo; a fagoterapia, por sua vez, usa bacteriófagos para atacar bactérias resistentes a antibióticos, alternativa promissora diante da crise de resistência antimicrobiana. A terceira frente é a ecológico-evolutiva: os vírus regulam populações microbianas nos oceanos e no solo, participam do ciclo biogeoquímico e atuam como agentes de transferência horizontal de genes, acelerando a evolução de seus hospedeiros.

Quanto à cobrança em provas, o tema costuma aparecer em questões de múltipla escolha que exigem associar um vetor viral a uma aplicação específica (terapia gênica, vacina de vetor, controle biológico) ou interpretar um texto sobre fagoterapia e resistência bacteriana; na Fuvest e na Unicamp, é comum a abordagem interdisciplinar com imunologia e biotecnologia, enquanto o ENEM privilegia a leitura de gráficos e a relação entre vírus, saúde pública e meio ambiente, exigindo do candidato a compreensão de que o mesmo agente causador de epidemias pode ser um aliado terapêutico e ecológico.

Viroses

Doenças virais humanas: gripe, resfriado, sarampo, catapora, caxumba, rubéola, poliomielite, raiva, hepatites, HPV, herpes, dengue, zika, chikungunya, febre amarela, aids e covid-19. A prevenção mais eficaz é a vacinação; o combate ao vetor é essencial nas arboviroses.

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As viroses são infecções causadas por vírus, agentes acelulares formados por material genético (DNA ou RNA) envolto por capsídeo proteico e, em alguns casos, por envelope lipídico derivado da célula hospedeira; por não possuírem metabolismo próprio, são parasitas intracelulares obrigatórios, dependendo da maquinaria da célula para se replicar, o que explica por que antibióticos não funcionam contra elas e por que a resposta imune e as vacinas são centrais no controle. O ciclo geral envolve adsorção a receptores específicos, penetração, desnudamento, replicação do genoma, montagem e liberação — e é essa especificidade de receptor que explica a tropismo viral e a diversidade de quadros clínicos.

Outras viroses cobradas incluem raiva (transmissão por mordedura, quase sempre fatal, prevenível por vacina e soro), herpes (latência em gânglios nervosos, reativação por estresse), HPV (relação com câncer de colo uterino) e hepatites B e C (transmissão sanguínea e sexual, risco de cirrose e hepatocarcinoma).

Fases de contaminação pelo HIV

Após a infecção, há a fase aguda, com sintomas semelhantes aos de uma gripe; segue-se a fase de latência clínica, assintomática e que pode durar anos, com queda progressiva dos linfócitos T CD4; e, por fim, a aids, quando o baixo CD4 permite infecções oportunistas.

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O HIV é um retrovírus de RNA que, ao entrar no organismo, usa a enzima transcriptase reversa para converter seu RNA em DNA, que se integra ao genoma da célula hospedeira — principalmente os linfócitos T CD4, coordenadores da resposta imune. Na fase aguda, há intensa replicação viral e queda transitória dos CD4, mas o organismo reage produzindo anticorpos e linfócitos citotóxicos, o que reduz a carga viral a níveis baixos e dá início à latência clínica. Nessa fase, o vírus persiste em reservatórios celulares, como os linfócitos de memória, e a destruição dos CD4 ocorre de forma lenta e contínua; por isso a pessoa pode permanecer assintomática por anos, embora transmita o vírus.

Reprodução do Sars-CoV-2

Vírus de RNA envelopado, cuja proteína Spike se liga ao receptor ACE2 das células humanas. Após a fusão, o RNA é traduzido e replicado, e os novos vírions saem por exocitose. Transmite-se por aerossóis, e sua alta taxa de mutação gera variantes.

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O Sars-CoV-2 entra na célula por um mecanismo em duas etapas que começa justamente na Spike, e é aí que a prova costuma cobrar. Para que a ligação ao ACE2 se converta em infecção, a proteína viral precisa ser clivada pela protease celular TMPRSS2 na superfície da célula hospedeira: essa clivagem expõe o peptídeo de fusão, permite a fusão direta do envelope com a membrana plasmática e libera o genoma no citoplasma. Quando a célula-alvo não expressa TMPRSS2 suficiente — como acontece em certas células do epitélio respiratório ou do intestino —, o vírus é capturado por endocitose e a clivagem ocorre por catepsinas no interior do endossomo, rota alternativa que também leva à liberação do RNA.

Esse detalhe tem valor prático: tecidos com alta expressão de TMPRSS2, como o epitélio nasal e brônquico, são mais permissivos à entrada, o que explica por que a via aérea superior é o principal sítio de replicação inicial e por que a carga viral atinge picos altos nos primeiros dias de infecção, antes do deslocamento para as vias inferiores. Uma vez no citoplasma, o genoma de RNA positivo é traduzido diretamente pelos ribossomos em poliproteínas que a própria protease viral, a PLpro e a 3CLpro, cortam em proteínas funcionais; a replicação ocorre em vesículas de membrana dupla, e os novos vírions saem por exocitose, como o resumo já indicou.

Ciclo do mosquito da dengue

O Aedes aegypti tem metamorfose completa: ovo, larva, pupa e adulto. Os ovos são postos em água limpa e parada e resistem meses à dessecação. Apenas a fêmea pica, para obter proteína dos ovos. O combate concentra-se na eliminação de criadouros.

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A dengue é uma arbovirose causada por um vírus RNA do gênero Flavivirus, com quatro sorotipos (DENV-1 a 4), transmitida principalmente pelo Aedes aegypti. O ciclo biológico do vetor está intimamente ligado ao ciclo viral: ao picar uma pessoa infectada durante o período de viremia (geralmente do 1º ao 5º dia de sintomas), a fêmea ingere sangue contendo o vírus, que então infecta o epitélio intestinal do mosquito, replica-se e migra para as glândulas salivares — processo chamado de período de incubação extrínseco, que dura de 8 a 12 dias. Só depois disso o mosquito se torna apto a transmitir o vírus ao picar uma nova pessoa, completando o ciclo.

Também é frequente a cobrança sobre a não existência de transmissão direta entre pessoas e sobre a importância do combate ao vetor como única medida eficaz em larga escala, já que não há antiviral específico para a dengue.

Ciclo da febre amarela

Dois ciclos. O silvestre, mantido entre macacos e mosquitos dos gêneros Haemagogus e Sabethes, com o ser humano como hospedeiro acidental. O urbano, transmitido pelo Aedes aegypti entre humanos, erradicado no Brasil desde 1942. Os macacos são sentinelas, não culpados.

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A febre amarela é uma doença viral aguda causada por um arbovírus do gênero Flavivirus, transmitido por mosquitos hematófagos, e o detalhe que separa os dois ciclos não é só o vetor, mas o ecossistema inteiro em que a transmissão ocorre. No ciclo silvestre, o vírus circula de forma enzoótica entre primatas não humanos e mosquitos de hábitos estritamente florestais, como Haemagogus janthinomys e espécies de Sabethes, que vivem na copa das árvores e raramente descem ao solo; a doença é endêmica na Amazônia e no Cerrado, e o homem só entra na cadeia quando invade esse ambiente, geralmente por desmatamento, ecoturismo ou trabalho rural.

No ciclo urbano, o protagonista é o Aedes aegypti, mosquito adaptado ao ambiente doméstico que pica durante o dia e se cria em água limpa e parada, permitindo a transmissão direta de pessoa para pessoa sem qualquer animal silvestre envolvido — foi esse ciclo que causou as grandes epidemias do Rio de Janeiro no início do século XX e que está erradicado do Brasil desde 1942, embora o vetor continue presente em quase todo o território, o que mantém o risco de reurbanização sempre em pauta.