Tecnologia Científica

Compreendendo o multiverso viral
Hoje, os pesquisadores estãose esforçando para entender onde e como o novo coronava­rus surgiu, quais recursos são responsa¡veis ​​pela constelaa§a£o intrigante de sintomas que ele pode causar e como o incaªndio da transmissão pode ser contr
Por Richard Harth - 28/04/2020


Arvind Varsani évirologista molecular no Biodesign Center for Microbiomics Fundamental
and Applied e pesquisador da Escola de Ciências da Vida da ASU.
Crédito: Instituto Biodesign da Arizona State University

Em novembro de 2019 - provavelmente ainda mais cedo - uma pequena entidade com apenas algumas centenas de bilionanãsimos de metro de dia¢metro começou a destruir a sociedade humana em escala global. Dentro de alguns meses, o viajante implaca¡vel conhecido como SARS-CoV-2 chegou a todos os cantos mais populosos do mundo, deixando cientistas e autoridades de saúde com muitas perguntas e poucas respostas.

Hoje, os pesquisadores estãose esforçando para entender onde e como o novo coronava­rus surgiu, quais recursos são responsa¡veis ​​pela constelação intrigante de sintomas que ele pode causar e como o incaªndio da transmissão pode ser controlado. Uma parte importante dessa busca envolvera¡ esforços para classificar adequadamente esse pata³geno humano emergente e entender como ele se relaciona com outros va­rus que podemos conhecer mais.

Em uma declaração de consenso, Arvind Varsani, virologista molecular do Centro de Biodesign para Microbia´mica Fundamental e Aplicada da ASU e vários colaboradores internacionais propaµem um novo sistema de classificação, capaz de localizar coronava­rus como o SARS-CoV-2 na enorme rede de va­rus em todo o mundo. planeta, conhecido como a virosfera.

Para categorizar adequadamente essa surpreendente diversidade viral , o grupo propaµe um esquema de classificação de 15 postos e descreve como três patógenos humanos - coronava­rus da sa­ndrome respirata³ria aguda grave (SARS CoV), va­rus Ebola e va­rus do herpes simplex 1 - se enquadram na nova estrutura. .

Varsani éacompanhado por outros membros executivos eleitos do Comitaª Internacional de Taxonomia de Va­rus (ICTV), uma organização totalmente volunta¡ria dos principais virologistas de todo o mundo, dedicada ao design de uma nomenclatura via¡vel para definir espanãcies virais. Dentro da ICTV, aproximadamente 100 grupos de trabalho distintos, compostos por especialistas em todas as principais fama­lias virais, trabalham para trazer ordem ao novelo emaranhado de elementos na virosfera.

A declaração de consenso aparece na edição online avana§ada da revista Nature Microbiology .

Um arma¡rio de va­rus

O novo esquema de classificação, uma elaboração do sistema de classificação binomial anterior concebido pelo grande taxonomista do século 18 Carl Linnaeus, procura incorporar toda a gama de divergaªncias genanãticas na virosfera.

Como um caso de teste, a declaração de consenso mostra como três patógenos humanos podem ser perfeitamente incorporados ao novo sistema. Noníveldo reino, o mais baixo e mais inclusivo da nova taxonomia, dois va­rus RNA, va­rus Ebola (EBOV) e coronava­rus da sa­ndrome respirata³ria aguda grave (SARS-CoV) são agrupados como 'riboviria', enquanto o herpes simplex 1, um duplo va­rus de DNA em cadeia, não pertence ao reino das ribova­rias, mas éclassificado por cinco fileiras tradicionais.

Criar uma taxonomia viral inclusiva éde grande importa¢ncia prática . Pode desempenhar um papel vital na detecção e identificação dos agentes responsa¡veis ​​pelas epidemias emergentes em humanos, animais ou plantas. O estabelecimento do status taxona´mico de um va­rus permite uma comunicação clara e inequa­voca entre os virologistas e a comunidade cienta­fica em geral.

"Com os estudos metagena´micos virais (que envolvem o seqa¼enciamento de material genanãtico recuperado diretamente do meio ambiente), estamos descobrindo grandes quantidades de va­rus que não podemos realmente colocar em nenhuma ordem especa­fica", diz Varsani. "Fomos incumbidos de tentar criar uma melhor estrutura taxona´mica". O novo esquema baseia-se em parte na conservação das principais protea­nas virais e outras propriedades encontradas entre os va­rus taxonomicamente relacionados para obter classificações mais altas.

O va­rus que causa o surto atual da doença por coronava­rus, por exemplo, foi recentemente denominado "sa­ndrome respirata³ria aguda grave coronava­rus 2" (SARS-CoV-2), depois que o ICTV Coronaviridae Study Group determinou que o va­rus pertence a s espanãcies existentes ", grave coronava­rus relacionado a  sa­ndrome respirata³ria aguda ", baseado em parte em protea­nas conservadas envolvidas na replicação viral do SARS-CoV-2. (As classificações anteriores de coronava­rus foram amplamente baseadas em estudos de reatividade sorola³gica com protea­nas de pico viral, que conferem aos coronava­rus uma aparaªncia caracterí­stica de maa§a.)

Visualizando a virosfera

Mesmo para os cientistas acostumados a lidar com números extremamente extremos, a virosfera équase insonda¡vel. Estima-se que 100 va­rus possam ser atribua­dos a todas as estrelas do universo inteiro sem esgotar o suprimento mundial, estimado em 1 milha£o (ou 1 seguido por 30 zeros).

"Uma coisa importante sobre todas essas estruturas da taxonomia viral éque elas são dina¢micas. Amedida que descobrimos mais va­rus, as coisas tera£o que mudar", diz Varsani. "E o mesmo aconteceu no reino floral, onde as pessoas classificaram plantas com base em panãtalas, folhas e outras caracteri­sticas morfola³gicas. E logo, quando a informação genanãtica chegou, ela contradiz a classificação prévia que as pessoas tinham. Essas questões são comum na classificação de plantas, animais, fungos e bactanãrias e certamente exigira¡ muito convencimento dos proponentes iniciais dessa taxonomia.Talvez um exemplo grosseiro seja a classificação errada de uma planta como margarida na familia Asteraceae, mas na verdade éuma planta que imita uma margarida, porque deseja um polinizador especa­fico e não faz parte geneticamente de Asteraceae ".

Mas a extensão e a diversidade genanãtica do viroma são apenas o começo dos desafios enfrentados pelos pesquisadores que tentam desenvolver uma taxonomia abrangente - uma mega taxonomia - do mundo viral. As linhagens virais, por exemplo, são excepcionalmente difa­ceis de provocar. Ao contra¡rio de toda a vida celular na Terra, os va­rus adquirem seu material gena´mico de muitas fontes, uma propriedade conhecida como polifilogenia. Fena´menos como a transferaªncia horizontal de elementos genanãticos permitem que os va­rus troquem livremente elementos de sua identidade, deixando os pesquisadores sem uma linha de descida clara.

Além disso, as taxas de mutação viral são muito mais rápidas e mais prola­ficas do que suas contrapartes celulares, devido a mecanismos deficientes de revisão gena´mica e correção de erros, bem como pressaµes seletivas que impulsionam sua diversificação implaca¡vel.

Unidade e diversidade

Comparado com outros organismos, a diversidade entre va­rus éextrema. Eles podem diferir em seu material genanãtico (RNA ou DNA) e estrutura ba¡sica (fita dupla ou simples), bem como na orientação de seus genes codificados. Uma complicação adicional envolve o fato de que os genomas virais podem ser distribua­dos por unidades distintas, a s vezes empacotadas juntas em um virion ou empartículas de va­rus separadas, todas necessa¡rias para infectar uma canãlula para que a replicação ocorra.

Embora todos os eucariotos compartilhem um último ancestral comum, distinto dos de bactanãrias e arquanãias, permitindo que os pesquisadores rastreiem suas origens evolutivas e divergaªncias muitos bilhaµes de anos no passado, os va­rus carecem de um conjunto de genes universalmente conservados necessa¡rios para construir uma filogenia adequada.

A nova taxonomia de 15 graus elabora o sistema linear de sete na­veis do reino, filo, classe, ordem, fama­lia, gaªnero e espanãcie. Tambanãm empresta elementos fisiola³gicos da chamada taxonomia de Baltimore (desenvolvida pelo Nobel David Baltimore). O sistema de Baltimore também reconhece sete na­veis, mas não éhiera¡rquico e usa varia¡veis ​​que incluem estratanãgias de tipo de genoma e expressão de replicação para orientar a classificação viral.

A nova taxonomia éum passo significativo na busca por trazer a organização global ao mundo viral. Além disso, apesar da extrema diversidade de histórias evolutivas presentes nos va­rus polifilanãticos, comea§a a surgir uma unidade que aponta para um conjunto primordial de elementos genanãticos semelhantes a va­rus . Toda a história subsequente da vida na Terra pode ser lida como uma dina¢mica incessante entre esses agentes egoa­stas e seus hospedeiros celulares.

 

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