O vírus da Gripe

REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 1Re is a de Ciência Elemen a | doi: 10.24927/ ce2021.038 | junho de 2021 O í us da G ipe Te esa Noguei a*, Ri a Ponce ɫ * INIAV/ cE3c/ Uni e sidade de Lisboa ɫ cE3c /ESS/ Ins i u o Poli écnico de Se úbal A g ipe é uma doença espi a ó ia aguda, ge almen e benigna, mas que pode no en an o e g ande impac o em e mos de saúde pública, an o pela sua mo bilidade e mo ali- dade, como a ní el da economia da Saúde 1 . Es a doença é causada po í us da amília O homyxo i idae que ci culam nas populações humanas e animais. A g ipe é uma doen- ça sazonal que oco e mais equen emen e nas egiões do globo onde é in e no, poden- do oco e espo adicamen e du an e odo o ano nas egiões opicais2. O í us da g ipe é cons i uído po á ias moléculas de RNA con endo in o mação gené ica pa a a sín ese de no os í us, p o egidas po uma es u u a de na u eza p o eica e lipídica. Tal como odos os ou os ipos de í us, biologicamen e, são conside ados pa asi as in acelula es ob i- ga ó ios, pois dependem da célula hospedei a em e mos ene gé icos e isiológicos pa a a p odução de no os í us descenden es. Es u u a e o ganização do í us da g ipe Exis em qua o géne os dis in os de í us da g ipe, sendo que, pelo menos, ês des es (Alphain luenza i us, Be ain luenza i us e Gammain luenza i us) causam g ipe nos hu- manos, embo a com equência (e g a idades) bem dis in as3. De um modo ge al, os í us são pa ículas cons i uídas po ma e ial gené ico (DNA ou RNA) englobados numa cápside de na u eza p edominan emen e p o eica. Fo a das célu- las i as es as pa ículas são ine es, podendo em alguns casos pe manece no ambien e po longos pe íodos de empo, como acon ece com os espo os e as semen es de alguns se es i os. No en an o, quando en am nas células hospedei as, compo am-se como pa- asi as in acelula es, explo ando a maquina ia celula pa a a sín ese de no as pa ículas i ais - a p ogénie i al (descendência). Os memb os da amília O homyxo i idae possuem nucleocápsides de sime ia helicoi- dal e genomas de RNA de cadeia simples e pola idade nega i a, ou seja, de cadeia não codi ican e. O genoma i al ap esen a-se subdi idido en e seis e oi o segmen os, cada um deles codi icando pa a (uma ou duas) di e en es p o eínas i ais (FIGURA 1). FIGURA 1. Es u u a do í us da g ipe. (Ilus ação: Alexand e Alga io) CITAÇÃO Noguei a, T., Ponce, R.(2021) O í us da G ipe , Re . Ciência Elem., V9(02):038. doi.o g/10.24927/ ce2021.038 EDITOR José Fe ei a Gomes, Uni e sidade do Po o EDITOR CONVIDADO Paulo Ribei o-Cla o Uni e sidade de A ei o RECEBIDO EM 30 de no emb o de 2020 ACEITE EM 01 de ma ço de 2021 PUBLICADO EM 15 de junho de 2021 COPYRIGHT © Casa das Ciências 2021. Es e a igo é de acesso li e, dis ibuído sob licença C ea i e Commons com a designação CC-BY-NC-SA 4.0, que pe mi e a u ilização e a pa ilha pa a ins não come ciais, desde que ci ado o au o e a on e o iginal do a igo. ce.casadasciencias.o g REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR Cada segmen o de RNA encon a-se compac ado conjun amen e com p o eínas i ais o mando assim nucleocápsides es u u almen e independen es (em núme o de oi o no caso da g ipe A). Uma des as p o eínas i ais é a enzima RNA-polime ase RNA-dependen- e, essencial pa a o ciclo eplica i o do í us pois pe mi e a sín ese de no as moléculas de RNA a pa i do genoma i al. Es a unção é exclusi a dos genomas de í us de RNA. As pa ículas i ais são pleomó icas, i.e. não ap esen am uma es u u a ixa, apesa de pode em se es é icas, com um diâme o de 100 nm, ou ilamen osas, de 80 a 120 nm. En- con am-se ainda e es idas po um in óluc o i al de na u eza lipídica o iginado a pa i da célula hospedei a in e ada e que exibe na sua ace ex e na duas glicop o eínas de o i- gem i al: a hemaglu inina e a neu aminidase. Es as o mam es u u as que se encon am p oje adas ce ca de 10 nm à supe ície da pa ícula i al e possuem um papel ele an e no ciclo eplica i o e na pa ogenia i al. Funcionam como impo an es an igénios de supe í- cie, esponsá eis pela a iação an igénica i al e imunidade do hospedei o. Exis em, pelo menos, ês ipos de í us da g ipe com capacidade pa a causa doença em humanos: í us da g ipe do ipo A, B e C. Ge almen e, ou imos ala dos ipos A e B po se em os mais comuns e epidémicos4. O ipo B pode ap esen a alguma a iação an igéni- ca, es ando na o igem de su os epidémicos sazonais, enquan o o ipo C é an igenicamen e es á el e somen e causa doença mode ada em indi íduos imunocomp ome idos. Os í us da g ipe do ipo A, em pa icula , podem causa doença mode ada a g a e e podem ambém se ansmi idos a ou os animais. São ambém an igenicamen e mui o a iá eis e são os agen es e iológicos da maio pa e das g ipes e, semp e, das pandemias espo ádicas. Es ão subdi ididos em di e en es sub ipos, como po exemplo: g ipe A H1N1, H3N2, H5N1 ou H7N9. Os á ios sub ipos são ca ac e izados pelas di e en es moléculas de hemaglu inina (H) e neu aminidase (N) que exibem à supe ície da pa ícula i al. A hemaglu inina4 é uma glicop o eína que se encon a anco ada no in óluc o i al. A hemaglu inina é esponsá el po econhece especi icamen e e es abelece ligação ao ácido siálico - um ecep o de supe ície das memb anas das células epi eliais do sis ema espi a ó io ou do a o diges i o (embo a mais a amen e, alguns í us da g ipe ambém induzam pa ologia gas oin es inal). A hemaglu inina em pois como p incipal unção li- ga o í us ao ecep o da célula hospedei a. O seu nome p o ém dos p imei os es es de iden i icação dos í us da g ipe, pois es es aglu ina am as hemácias usadas no es e. As di e en es a ian es são nume adas de H1 a é H15, sendo que nem odas são especí icas de células humanas5. A neu aminidase4 é ou a p o eína que é exibida na ace ex e na do in óluc o i al, que ambém econhece o ácido siálico da célula hospedei a, deg adando-o e desempenhando um papel mui o impo an e na libe ação das no as pa ículas i ais du an e o ciclo de eplicação i al. As di e en es a ian es são igualmen e nume adas, de N1 a é N95. Ciclo de eplicação i al Os í us são pa ículas de dimensões sub-celula es (de dimensões in e io es à das células). Es as pa ículas i ais, ou i iões, conseguem en a na célula hospedei a, iniciando o ci- clo de eplicação i al, que consis e na sín ese de odas as moléculas necessá ias pa a a ge ação dos no os i iões descenden es. Pode-se dize assim que os í us são pa asi as in acelula es ob iga ó ios. O ciclo de eplicação dos í us da g ipe inicia-se com o econhecimen o (adso ção) en e Re is a de Ciência Elemen a | doi: 10.24927/ ce2021.038 | junho de 2021 2 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 3 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR a célula hospedei a e o i ião (FIGURA 2). Es e econhecimen o é mediado pelas espículas de hemaglu inina que se encon am p oje adas à supe ície da pa ícula i al, anco adas no in óluc o i al de o igem lipídica, e que se ligam aos ece o es de ácido siálico na supe ície celula . Ha endo es e econhecimen o especí ico, de ido à sua o igem lipídica, o í us é in- e nalizado e as nucleocápsides (con endo as moléculas de RNA) são libe adas no ci osol. FIGURA 2. Ciclo de eplicação i al. (Ilus ação: Alexand e Alga io) Segundo o dogma cen al da Biologia Molecula , a in o mação gené ica lui do DNA pa a o RNA e des e pa a as p o eínas a a és dos mecanismos molecula es de ansc ição e adu- ção. Há po ém exceções a es a di eção do luxo da in o mação gené ica, como acon ece com alguns í us. Uma ez que os í us da g ipe são í us de RNA de pola idade nega i a, ou seja de cadeia não codi ican e, o genoma i al apenas se e de molde pa a a sín ese da cadeia complemen a codi ican e. A ansc ição em RNA mensagei o i al pa a se i de molde pa a a adução em p o eínas i ais, oco e no núcleo, po ação da enzima RNA-polime ase RNA-dependen e que o i ião az consigo, em associação com as nucleocápsides 3, 5 . Pa a que haja eplicação e sín ese de no as cadeias de RNA de pola idade nega i a pa a se em encapsidadas e se o ma em no os i iões, é ainda necessá io que seja sin e izado um in e mediá io eplica i o de pola idade posi i a, pa a cada um dos segmen os do ge- noma. Es a e apa es á sujei a a uma equência ela i amen e ele ada de mu ação génica. O í us da g ipe é um bom modelo pa a o es udo e ensino dos mecanismos e olu i os. A “ma é ia p ima” da E olução é a a iabilidade gené ica. O í us da g ipe e olui apida- men e e ap esen a uma g ande di e sidade gené ica. Ao longo de sucessi as ge ações, os í us da g ipe di e si icam o seu genoma a a és de dois mecanismos di e en es: a de i a an igénica e a mudança an igénica po edis ibuição dos segmen os do genoma. As no as a ian es podem con e i ao í us a capacidade de escapa à ação do sis ema imuni á io, adqui indo des e modo uma an agem adap a i a. Assim, es as no as a ian es pode ão pe sis i e dissemina -se em populações de hospedei os susce í eis. E olução do í us da g ipe (Ecologia) De i a an igénica A de i a an igénica e e e-se às mu ações pon uais que oco em e que se ão acumulando nos genes que codi icam as p o eínas i ais, e em pa icula as de supe ície des es í us - aquelas que são econhecidas pelos an ico pos. Es as mu ações oco em du an e a eplicação do ma e ial gené ico do í us. De cada ez que o ma e ial gené ico do í us é eplicado, pela ação da RNA-polime ase RNA-dependen e i al, podem oco e e os na sín ese, o iginando assim mu ações. Enquan o a DNA-poli- Re is a de Ciência Elemen a | doi: 10.24927/ ce2021.038 | junho de 2021 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 4 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR me ase, a enzima que sin e iza DNA, em capacidade de p oo - eading (de eção de e os du an e a sín ese e co eção), a RNA-polime ase RNA-dependen e i al não em ação de p oo - eading. Po isso, du an e a eplicação do ma e ial gené ico do í us da g ipe oco em mui o mais e os do que, po exemplo, du an e a eplicação do nosso ma e ial gené ico. As mu ações são alea ó ias e podem oco e em qualque local do genoma. As conse- quências da mu ação ambém podem a ia - podem e um e ei o nega i o (se a p o eína pe de unção, po exemplo), neu o (se não a e a a p o eína, como no caso das mu ações sinónimas) ou posi i o (se con e i alguma an agem). No caso des as mu ações oco e- em nos genes que codi icam as p o eínas de supe ície, podem pe mi i que o í us escape à imunidade do hospedei o. Va iação (mudança) an igénica e eo ganização do genoma do í us da g ipe Um mecanismo molecula que con ibui pa a a ápida e olução do í us da g ipe é a eo - ganização do genoma, po edis ibuição de segmen os (FIGURA 3). O genoma do í us da g ipe A encon a-se di idido em oi o segmen os, cada um deles codi icando, em ge al, pa a uma ou duas p o eínas/ unções i ais. Se uma célula susce í el de um hospedei o es i e expos a e o in e ada simul aneamen e com duas, ou mais, di e en es a ian es do í- us da g ipe, á ios segmen os de genoma pode ão es a a se eplicados em simul âneo. Du an e es e p ocesso di e en es nucleocápsides se ão o madas em simul âneo, p o e- nien es de es i pes i ais gene icamen e dis in as. No en an o, aquando da libe ação dos no os i iões, á ias di e en es combinações de nucleocápsides pode ão se encapsidadas em cada i ião. Cada i ião se á o mado pelas oi o di e en es nucleocápsides que cons i- uem o genoma i al comple o, embo a, cada uma delas possa e uma o igem di e en e, caso enha ha ido eo ganização do genoma. FIGURA 3. Dois mecanismos de e olução do genoma do í us da g ipe. (Ilus ação: Alexand e Alga io) Es e mecanismo de eo ganização do genoma su ge em esul ado de alguns animais pode em se in e ados com di e en es a ian es do í us da g ipe. Os suínos, po exem- plo, são susce í eis a a ian es i ais humanas e a iá ias. Des e modo, quando as células epi eliais do a o espi a ó io dos po cos são in e adas simul aneamen e po a ian es Re is a de Ciência Elemen a | doi: 10.24927/ ce2021.038 | junho de 2021 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 5 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR di e en es do í us, podem o ma -se no os i iões con endo uma combinação de ma e ial gené ico com o igem simul aneamen e em í us de g ipe a iá ia, humana e suína. Es e ea anjo de segmen os de RNA genómico en e di e en es a ian es do í us da g ipe pode le a à c iação de no as combinações de p o eínas H e N. Se as no as p o eínas i ais o em su icien emen e di e en es das que se encon a am a ci cula en e os huma- nos, e pa a as quais ainda não exis a imunidade, es a no a a ian e pode á, como esul a- do, dissemina -se apidamen e numa população humana susce í el à no a o ma a ian e. Além disso, o ea anjo ambém pode esul a numa a ian e mais i ulen a. Es as eo - ganizações dos genomas i ais es i e am na o igem das pandemias da g ipe espanhola, asiá ica, da g ipe de Hong Kong e da g ipe de 20096. No as As au o as ag adecem ao Dou o João Piedade (P o esso Auxilia de Vi ologia Médica do Ins i u o de Higiene e Medicina T opical) a e isão cien í ica des e a igo. REFERÊNCIAS 1 NOGUEIRA, T. & PONCE, R., Ví us da g ipe: desa ios do sis ema imuni á io e da medicina à luz da e olução . 2019. 2 YANG, W. e al ., Fo ecas ing In luenza Epidemics in Hong Kong , PLoS Compu Biol , 11, e1004383. 2015. 3 AL-KOBAISI, M. F. e al ., Sul an Qaboos Uni Med J ., 7, 273–275. 2007. 4 In luenza A Sub ypes and he Species A ec ed . Seasonal In lueza . 2018. 5 TSCHERNE, D. M. & GARCÍA-SASTRE, A., Vi ulence de e minan s o pandemic in luenza i uses . J Clin In es , 121, 6–13. 2011. 6 Pas Pandemics , Pandemic In luenza . 2019. Re is a de Ciência Elemen a | doi: 10.24927/ ce2021.038 | junho de 2021