几种重要病毒的简介

第八章：几种重要病毒的简介第一节Ⅰ类病毒—腺病毒第二节Ⅱ类病毒—细小病毒第三节Ⅲ类病毒—呼肠孤病毒第四节Ⅳ类病毒—冠状病毒第五节Ⅴ类病毒—流感病毒第六节Ⅵ类病毒—人类免疫缺陷病毒（HIV）第七节Ⅶ类病毒—乙型肝炎病毒（HBV）第八节人类杀手病毒的特征本章重点1.腺病毒复制的特点以及逃避宿主免疫监控的机制2.何为自主型和缺陷型细小病毒3.轮状病毒基因组结构特点、编码蛋白的功能及逃避宿主免疫监控的机制4.流感病毒的变异特点5.SARS的起源流6.艾滋病毒的致病特点7.乙肝病毒复制的特点第一节Ⅰ类病毒—腺病毒腺病毒（Adenovirus）最初于1953年从人的增殖腺分离出来，它是一群分布十分广泛的DNA病毒。能引起人类呼吸道、胃肠道、泌尿系统及眼的疾病，少数对动物有致癌作用。腺病毒科（Adenoviridae）病毒分四个属：哺乳动物腺病毒属（Mastadenovirus）禽腺病毒属（Aviadenovirus）富AT腺病毒属（Atadenovirus）唾液酸酶病毒属（Siadenovirus）一、生物学性状腺病毒无囊膜，直径80~110nm，呈二十面体对称，线状的双股DNA与核心蛋白形成直径60~65nm的髓芯，被包裹于衣壳内。衣壳由252个直径8~10nm的壳粒组成，壳粒排列在三角形的面上，每边6个，其中240个为六邻体(Hexon)，另12个为五邻体基底(Penton，顶点壳粒)。每个五邻体基底上结合着1根(哺乳动物腺病毒)或2根(禽腺病毒)长9~77.5nm的纤维突起，这些纤维以五邻体蛋白为基底由衣壳面伸出，纤维顶端形成头节区。衣壳蛋白解离后，具有三种抗原。其中组成六邻体的衣壳蛋白具有组特异性α抗原；组成五邻体的基底具有同组共有的β抗原；而组成五邻体的纤维是型特异性γ抗原所在。自上个世纪50年代发现并成功分离腺病毒以来，已陆续发现了100余个血清型，其中人腺病毒有47种，分为A、B、C、D、E和F六个亚群。腺病毒耐酸，故能通过胃肠道而继续保持活性，这为口服腺病毒载体的研制提供了方便，许多腺病毒就是从人和动物的粪便中获得的。无囊膜，对有机溶剂不敏感，但在丙酮中不稳定。腺病毒在-20℃时可长期存活，56℃加热可灭活。适宜pH为5~6，pH值在2以下或10以上均不稳定。二、病毒的复制1、基因组的结构特点：①反向末端重复序列（invertedterminalrepeat,ITR）：每股核酸末端都有长约100bp的反向末端重复序列，是复制的起始位点。②末端蛋白（TP）：每股DNA的5’端通过脱氧胞苷共价结合一个小蛋白质（55ku）即末端蛋白（TP）。对DNA复制的起始非常重要。③蛋白VII和一种称为mu的小蛋白紧密地环绕在DNA周围，起到类组蛋白样的作用。另一种蛋白V将这种DNA-蛋白复合物连接起来，并通过蛋白VI与病毒衣壳连接在一起。④在左端ITR的3’侧有一段长约300bp的包装信号（ψ）介导腺病毒基因组包装入病毒衣壳。ITRITRψE1AE1BL1L2L3L4E3L5E2BE2AE42、病毒的复制⑴粘附和进入细胞腺病毒感染细胞的过程是从腺病毒纤毛的头节区粘附到细胞表面的特异性受体开始的。因为人腺病毒主要与柯萨奇B病毒共用一种受体，因此这种受体被称为柯萨奇/腺病毒受体即CAR（coxsackie/adenovirusreceptor）。⑵转录与复制腺病毒基因早期产物的主要功能：①E1区基因表达产物（调控宿主细胞，与病毒致癌相关）E1区基因进一步分为E1A和E1B：E1A蛋白的主要功能是调节细胞代谢，将感染细胞带入DNA复制周期，细胞开始储存病毒DNA复制所需的原料。E1A蛋白还可以激活其他早期基因（E1B、E2A、E2B、E3和E4）的启动子，也可以拮抗干扰素的作用。E1B蛋白的主要功能是防止细胞凋亡，调控晚期基因的表达。19K与细胞Bcl-2基因（抑制细胞凋亡）的表达产物同源，可以通过灭活和清除Bax家族成员来防止细胞发生凋亡或坏死。E1B55K基因产物可以下调p53基因（刺激细胞凋亡）的转录水平，当然这种调节功能不是绝对的，其他一些腺病毒基因（如E4orf6）也参与了这一过程。另外，E1B55K基因产物干扰细胞mRNA从细胞核释放。②E2区基因表达产物（复制相关蛋白）可分为E2A和E2B。其中E2A即单链DNA结合蛋白（ssDBP,single-strandedDNAbindingproteins）；E2B主要产物有两种，分别是末端蛋白前体（pTP,precursorterminalprotein）和病毒DNA聚合酶（pol）。三种蛋白与至少三种细胞内的因子相互作用，启动腺病毒DNA复制以及病毒晚期基因的转录和翻译过程。③E3区基因表达产物（逃避免疫攻击）主要功能是破坏宿主的免疫防御机制，而与病毒基因组的复制无关。E3基因的产物之一11.6Kd，由于可以在病毒感染的晚期裂解细胞并释放病毒颗粒而被称为腺病毒死亡蛋白（ADP，adenovirusdeathprotein）。gp19K蛋白可以在内质网上与MHC-I类分子的重链结合阻止其转运到细胞表面，并且可以延缓MHC-I的表达。RID（receptorinternalizationanddegradation）α&β以及14.7Kd蛋白可以抑制由TNF（肿瘤坏死因子）诱发的细胞凋亡，促进Fas（凋亡通道中的一种死亡受体）降解，下调TNF受体水平。④E4区基因表达产物E4区的基因产物通常被称为orf1~6/7，主要与病毒信使RNA的代谢有关，还有促进病毒DNA复制以及关闭宿主蛋白合成的功能。研究发现，一些E4产物可以诱导一些蛋白酶活性，降解宿主的某些DNA修饰酶，防止病毒DNA发生串联。E4orf3VARNA是一些由腺病毒转录的非翻译RNA，为“诱捕”RNA分子，结合PKR（宿主蛋白激酶），使该蛋白失活，关闭干扰素的产生。一般而言，DNA的复制是由RNA启动的，而在腺病毒却是所谓的蛋白启动。不存在冈崎片段，其DNA复制可以从任何一端开始，甚至两端同时进行。复制过程中形成ssDNA的中间形式。5’3’5’3’5’3’3’5’5’3’5’3’3’5’⑶装配与释放病毒基因组复制通常在感染后数小时开始表达。同时早期基因的转录和翻译被关闭，晚期基因开始表达。大部分的晚期基因的转录是以一个共同的主要晚期启动子（MLP,MajorLatePromoter）调控的。实际上MLP的活性与病毒基因组复制密切相关，有研究表明一旦腺病毒基因组开始复制，MLP的活性将明显增强。晚期基因主要编码腺病毒的结构蛋白。病毒结构蛋白在细胞核内聚集形成病毒衣壳，病毒的基因组被包装进去，形成有感染能力的病毒颗粒。病毒水解细胞骨架蛋白K18，使之不能聚合形成中间丝结构，并最终裂解宿主细胞被释放出去，完成腺病毒的生活周期。三、对宿主的防卫逃逸从病毒入侵到释放出新病毒需要2天，较慢，容易受到宿主免疫攻击。腺病毒1/4基因用于对付宿主免疫系统。1、防止细胞凋亡：E1B19K与细胞Bcl-2基因（抑制细胞凋亡）的表达产物同源，可以通过灭活和清除Bax家族成员来防止细胞发生凋亡或坏死。E1B55K基因产物可以下调p53基因（刺激细胞凋亡）的转录水平。2、加速病毒释放：E3基因的产物之一11.6Kd，由于可以在病毒感染的晚期裂解细胞并释放病毒颗粒而被称为腺病毒死亡蛋白（ADP，adenovirusdeathprotein）。3、破坏干扰素系统：没有囊膜，不刺激干扰素产生；E4orf3VARNA是一些由腺病毒转录的非翻译RNA，为“诱捕”RNA分子，结合PKR（宿主蛋白激酶），使该蛋白失活，关闭干扰素的产生。（病毒利用DNA基因组的双链进行mRNA转录，会出现dsRNA）4、躲避杀伤性T细胞：E3-19K蛋白可以在内质网上与MHC-I类分子的重链结合阻止其转运到细胞表面，并且可以延缓MHC-I的表达。5、躲避天然杀伤细胞：E3基因编码的RID蛋白结合腺病毒感染细胞的死亡受体（Fas），将其从细胞表面移走，并监督其被破坏。作为弥补，E3-14.7K蛋白可以干扰来自死亡受体的信号—以防RID蛋白出现遗漏。天然杀伤细胞和杀伤性T细胞都有两种方式杀伤细胞：⑴通过其表面的蛋白插入靶细胞表面的死亡受体，诱导细胞凋亡，杀死靶细胞；⑵将颗粒酶注入靶细胞（还没有任何病毒进化出对付颗粒酶的方法）6、利用自己的DNA聚合酶，腺病毒可以产生抗原漂变。四、致病性与免疫性人腺病毒经呼吸道和粪口途径传播，也可通过呼吸道或污染物品传播。病毒在咽、结膜尤其是小肠上皮细胞内增殖，偶尔波及其他脏器，隐性感染常见。疾病一般为自限性，感染后可获得长期持续的型特异性免疫力，中和抗体损伤作用重要。在病毒性疾病中，有些为自限性感染，即感染后病程较短，随体内病毒被迅速清除而痊愈。如甲型肝炎、戊型肝炎、流行性感冒、流行性腮腺炎、病毒性胃肠炎等等。有些则为慢性感染，感染后病程长，病毒能在体内较长期存在，病情呈慢性进行性发展，如慢性乙型肝炎，艾滋病等。病毒性疾病的病症与病毒的侵入途径密切相关；而与病毒有无包膜及病毒结构无明显关系。由口咽途径侵入的病毒无论属RNA或DNA还是有无包膜，大多为自限性疾病；经体液和血液传播的人类病毒性疾病，易形成持续感染。即使同种病毒由于侵入途径不同，其病毒感染状态也不相同。五、微生物学检查1、病毒分离自急性期病人咽、直肠、结膜等处采取标本，迅速接种敏感细胞，根据特征性细胞突变及抗原性鉴定病毒。2、血清学检查取急性期和恢复期血清进行补体结合试验，抗体升高4倍或以上，可判断为近期感染。六、防治原则因存在许多健康带毒者，隔离病人对防止腺病毒传播几乎无效。疫苗要保证无致癌危险。因此，研制高纯度的亚单位疫苗是今后的主要任务。第二节Ⅱ类病毒—细小病毒细小病毒科(Parvoviridae)是迄今所知道的最小的一类动物病毒，只发现其中少数病毒能导致有明显临床症状的传染病，而大多数呈潜伏或持续感染状态。该科含有两个亚科：细小病毒亚科（Parvovirinae）和浓病毒亚科（Densovirinae）。其中浓病毒亚科的寄主仅限于无脊椎动物。一、生物学性状细小病毒粒子为立体对称的二十面体，有三种衣壳蛋白，无包膜，直径18-25nm。其线状ssDNA约占整个病毒粒子重量的25％～34％，分子量为1.4×106～1.7×106，沉淀系数为23～27s。细小病毒对外界理化因素的抵抗力非常强，在pH3和pH9、56℃处理60min仍保持稳定，却能被甲醛、羟胺和一些氧化剂所钝化。细小病毒几乎都有凝集红细胞的特性，血凝和血凝抑制试验是鉴定本病毒和诊断本病的方法。这类病毒的核酸由于在病毒包装时包装了双链中的一条，因此，不同病毒粒子中的ssDNA极性可能不同。总的来说，自主型的病毒中，其核酸倾向于一种类型，即与mRNA互补的一类；而依赖型的病毒中，两种极性的核酸各占一定的比例。二、病毒的复制这类病毒的核酸分子小，信息量极少，复制时不得不依赖于细胞或“辅助病毒”的帮助。据此可将细小病毒分为两类：自主型（autonomous）缺陷型（defective）自主型：这类病毒只有当寄主细胞处于核酸合成期（S期）才能复制，因为此时细胞内存在有许多细胞分裂所需的酶可被病毒利用，病毒本身仅仅提供一个模板核酸。这类病毒独立地侵入寄主细胞，不需要辅助病毒，仅凭寄主细胞的酶即可以复制，故称之为自主型。缺陷型：依赖性病毒属属于此类。这类病毒侵入寄主细胞后，即使寄主细胞处于S期也不能复制，因为它们缺少某种特异的酶，必须依靠另一种病毒，即辅助病毒（如腺病毒）来提供，因而成为缺陷型。现以小鼠细小病毒（Miceminutevirus,MMV）代表自主型，腺联病毒2型（Adeno-associatedvirustype2,AAV2）代表缺陷型分述其复制过程。1、基因组的结构特点MMV核酸为5084bp，AAV2核酸为4679bp，在所有细小病毒ssDNA的3’端或5’端都有多余100bp甚至300bp的核酸回文序列（palindromic），这些片段可以回折，与自身互补序列形成发夹结构。MMV的5’端和3’端序列差异