第十六章 病毒学各论

1. 第十六章 病毒学各论 • 口蹄疫病毒 • 猪瘟病毒 • 流感病毒 • 新城疫病毒 • 狂犬病病毒 • 蓝耳病病毒

2. 第三节 流感病毒 正粘病毒科粘病毒（Orthomyxovirus）是指对人或某些动物红细胞表面的粘蛋白有亲和性的病毒，正、副粘病毒的分别以其核酸是否分节段为标准，分节段者为正粘病毒，不分节段者为副粘病毒。

5. 形态结构 • 病毒多数呈球形，直径80-120nm,平均100nm。 • 核衣壳呈螺旋样对称，囊膜上含有血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）和基质（M）蛋白。 • 多节段单股负链RNA病毒，颗粒呈多形态。 • 有囊膜、囊膜外的表面抗原、血凝素和神经氨酸酶（丙型缺乏神经氨酸酶），易发生变异。 • 囊膜内含有螺旋对称的核衣壳。

8. 病毒的生物学特性 培养和增殖： • 各型流感病毒都能在鸡胚内良好增殖 。 • 多数流感病毒可在牛胚肾、鸡胚肾、猴胚肾、和人胚肾细胞增殖，各毒株产生细胞病变的能力不同，检测细胞内增殖最可靠的方法是血细胞吸附试验。

9. 病毒的生物学特性 病毒的抗原性 • 病毒主要的保护性抗原有HA和NA 。 • 已知A型流感病毒中有15种不同的HA亚型和9种不同的NA亚型。 • 表面抗原具有较大的变异性。

10. 病毒的生物学特性 流感病毒致病性 • A型流感病毒通常经过飞沫传播，主要侵袭呼吸道。 • 某些A型流感病毒可引起全身性感染，病毒几乎侵袭全身脏器。 • A型流感病毒主要侵袭自然宿主，很少发生交叉感染。

11. 病毒的生物学特性 病毒的血凝性 • 正粘病毒能凝集许多种类的动物的红细胞。 • A和B型流感病毒 较C型流感病毒能凝集较多的动物红细胞。

12. 禽流感病毒 • 禽流感（Avian Influenza, AI）是由禽流感病毒（Avian Influenza Virus, AIV）引起的一种急性高度接触性传染病。 • AIV毒株分为高致病力毒株（HPAI）和低致病力毒株（LPAI），它们引起鸡的症状和死亡率各不相同。 • 1878年，高致病力毒株首次在意大利被发现，并且进行了深入的研究。 • 1997年香港报道了首例因感染H5N1亚型AIV致死人事件后，近年及最近又有多例人感染AIV发病，甚至死亡的报道。由此可以看出，禽流感也具有重要的公共卫生意义。 • 随着分子生物学的发展，人们对于病毒的基因序列，蛋白结构，病毒毒力的分子基础，病毒的变异的分子基础，有了更深的了解。

13. 一、禽流感的历史 • 1878年Perroncito首次报道了意大利鸡群暴发的一种严重的疾病，当时称鸡瘟，现已知是由高致病性禽流感病毒株引起的。 • 1901年Centannic和Sarunozzi证实这种鸡病病原由“可滤过的病原”引起的。 • 1955年证实此病原属于A型禽流感病毒。 • 1992年陈伯伦和张泽纪在广东分离到低致病性的H9N2毒株。

14. 禽流感的历史 • 1997年H5N1亚型禽流感病毒首次感染人，并致使18人感染，其中6人死亡。 • 1999年香港首次从人类分离到H9N2亚型禽流感病毒。 • 2003年H7N7亚型禽流感病毒致使荷兰一名兽医死亡，80多人感染。 • 2004年H5N1亚型禽流感病毒已使越南和泰国多人感染，10多人死亡。

15. 世界高致病性禽流感的暴发情况或已分离到H5N1亚型禽流感统计世界高致病性禽流感的暴发情况或已分离到H5N1亚型禽流感统计

16. 世界高致病性禽流感的暴发情况或已分离到H5N1亚型禽流感统计世界高致病性禽流感的暴发情况或已分离到H5N1亚型禽流感统计

17. 世界高致病性禽流感的暴发情况或已分离到H5N1亚型禽流感统计世界高致病性禽流感的暴发情况或已分离到H5N1亚型禽流感统计

19. 二、AIV的形态结构 • 典型的禽流感病毒为球形 • 直径80—120nm

20. 囊膜 核衣壳 HA和NA糖蛋白 100 nm

21. 病毒结构 分三层 外层：血凝素、神经氨酸酶（有型特异性和免疫原性） 中层：内膜蛋白（有型特异性） 内层：单链核糖核酸核蛋白（有型特异性）

22. Structure of influenza virus particle HA M NA

23. 分节段的（-） SSRNA NA HA M2 M1 7 1 2 3 4 5 6 8 PB2 RNA多聚酶 PB1 PA RNA 核糖核蛋白（RNP） RNP

24. 三、AIV的基因组结构 • 基因组大约有13.5kb个核苷酸，共有8个基因，其中6个基因各翻译一种蛋白，另外有2个基因每个基因有两个开放阅读框，可以翻译2种蛋白。 • 所有基因片段其5′端和3′端各有一段非常保守的序列，它们分别为13个核苷酸的GGAACAAAGAUGAppp5′序列和12个核苷酸的3′UCGUUUUCGUCC序列。

25. 5' 3' 0. 9kb 2.3kb 2. 3kb 2. 2kb 1.7kb 1.5kb 1.4kb 1.0kb M1、M2 NS1、NS2 PB2 PB1 PA HA NP NA AIV的基因结构组及其所译蛋白图

26. AIV蛋白的结构及功能 禽流感病毒基因编码的蛋白，有三种表面蛋白，为HA、NA、M2，它们嵌入囊膜，其他AIV蛋白位于病毒的内部，只有NS1蛋白在病毒装配过程中没有装入病毒子。

27. 1.HA蛋白 • HA蛋白是典型的Ⅰ型糖蛋白，长约500个氨基酸的序列，分子量约为75kDa，它在病毒囊膜表面以三聚体的形式存在。 • 它的主要功能在病毒侵染宿主细胞时与细胞表面的唾液酸受体结合，然后介导病毒与宿主细胞的膜融合。

28. HA1 HA2（融合蛋白） 受体/抗原决定簇位点 囊膜区 HA酶切为HA1和HA2，它们在病毒侵染细胞是所起的作用是不同的，HA1首先与细胞表面的唾液酸受体结合，当PH值发生变化时HA1则头部偏向一边，HA2插入到细胞膜，促使膜融合。

29. 2.NA蛋白 • 它属于Ⅱ型糖蛋白，四聚体的形式存在于病毒的表面，其蛋白分子由454个氨基酸组成，分子量为50kDa。 • 它能水解细胞表面特异性的糖蛋白末端的N-乙酰基神经氨酸，有助于病毒的释放，对病毒的扩展能力有很大影响。

30. 囊膜区 活性部位/抗原决定簇位点 柄状部 NA蛋白可切断病毒HA与细胞表面唾液酸受体的连接，避免病毒在细胞表面的聚集，在病毒释放过程起着很重要的作用。

31. 3.M蛋白 • M蛋白分为M1和M2两种膜蛋白。 • M1蛋白有252个aa，分子量为27kDa，紧贴病毒囊膜，与核蛋白体（RNP）相连，在病毒转录过程中它通过这种结合作用使转录终止。 • M2蛋白有97个aa，分子量为11kDa，贯穿病毒囊膜，在病毒侵染过程中形成一个离子通道，降低病毒内部的PH值，促使M1与RNP解离，进而RNP进入细胞。

32. RNP结合部位 RNA结合部位 核定位信号 M1蛋白有三个功能区，它们在病毒侵染、复制和装配的各个时期起着不同的作用。

33. 离子通道区 细胞质区 M2蛋白，在一个较低的PH值下被激活，形成一个四聚体的离子通道，促使RNP与M1解离，进入到宿主细胞。

34. 4.NP蛋白 • 一段长498个氨基酸的磷酸化蛋白，其分子量为56kDa，它与病毒RNA紧密相连一起构成核蛋白体（RNP）。 • 它对RNA保护作用，防止RNA被宿主细胞降解。

35. 核定位信号 肌动蛋白结合位点 核定位信号和RNA结合域的重叠区 NP蛋白上有多个功能结合区，它们在病毒复制、转录过程中有重要作用。

36. 5.PB1、PB2、PA蛋白 • 这三种蛋白组成了病毒RNA聚合酶，它们在病毒的转录过程中共同作用，完成病毒转录和复制。 • PB1在病毒RNA链的合成过程中起着延长的作用；PB2可以识别RNA模板的5′端的帽子结构，并且具有内切酶的活性。PA在子代病毒合成中也起到重要作用。

37. RNA结合域 模体 5' 帽子识别位点 亚基之间的结合域 核定位信号 RNA聚合酶的三个亚基。在每个亚基上都有一个NLS，而且都有相互之间的结合域，保证了它们在转录和复制过程中的一致性。

38. 6.NS蛋白 • 它包括NS1、NS2两种蛋白，它们是由病毒的片段8通过可变剪切产生的长230个氨基酸的NS1和长121个氨基酸的NS2。 • NS1的主要功能是抑制宿主细胞产生干扰素（IFN），NS2的主要功能在于将子代RNA转运出核，然后参与病毒的装配。 • NS1蛋白有两个NLS，NS2有一个核转运信号（NES）。

39. RNA结合位点 磷酸化子因结合位点 核定位信号 核转运蛋白 非结构蛋白NS1、NS2上有很多结合位点，这些位点对于病毒的复制、转录、装配都是必须的。

40. 四、病毒致病力的分子基础 • 高致病力毒株主要为H5和H7亚型的，但不是所有的H5和H7亚型均为高致病力毒株。 • HPAI的HA酶切位点附近的氨基酸序列有多个碱性氨基酸它可以被宿主的绝大部分蛋白水解酶所识别，因此，HPAI可以造成全身感染而导致宿主的死亡。 • LPAI的HA的酶切位点碱性氨基酸较少或仅有切点处的一个精氨酸，能够水解它的酶只有在呼吸道、消化道、输卵管等少数部位的细胞酶所具有，因此，它只能引起这些部位的发病，造成禽类的呼吸道症状，产蛋下降等局部症状，而不引起禽类的死亡。

41. HA 酶切位点处的氨基酸和毒力的关系 low virulence low cleavability P Q - - R E T R respiratory infection high virulence P Q R K R K T R high cleavability systemic infecton

42. HA的酶切 二硫键 球状的头部 宿主酶 HA1 HA0 HA2

43. 与禽流感病毒致病力强弱有关的因素 • 1．家禽的种类、品种、品系及年龄 • 2．家禽的健康情况 • 3．病毒的毒力 • 4．宿主蛋白酶的活性 • 5．应激因素 • 6．合并或继发感染

44. 五、病毒侵染和复制的过程 侵染过程如下： • 1.首先病毒的HA的HA1与宿主细胞的唾液酸受体结合，细胞内吞作用将病毒吞到细胞内部，在细胞内部形成吞饮泡。 • 2.M2蛋白在囊膜上形成一个离子通道，使病毒内部酸化。

45. 3.病毒内部的酸化导致M1与RNP的解离。 • 4.当PH值达到5-6时，HA的构象发生改变，HA1的头部移向一边，HA2便取代了HA1的位置，促使了病毒和吞饮泡膜的融合。 • 5.RNP进入到宿主细胞内。 病毒的复制过程： • 1.RNP通过核孔进入细胞核，病毒RNA首先获得宿主的5′端的帽子结构，和 3′端进行polyA化，这样病毒开始进行进行转录。

46. 2.NP蛋白以转录出的mRNA为模板复制出子代病毒的RNA。2.NP蛋白以转录出的mRNA为模板复制出子代病毒的RNA。 • 3.病毒的RNA聚合酶中PB1具有合成RNA链的作用；PB2具有识别5′帽子结构和核酸内切酶的作用。PA在合成中也有重要作用。 • 4.病毒在细胞内编码的蛋白HA和NA在细胞液的粗面内质网内糖基化，高尔基体内修饰然后转运到表面，植入细胞膜中，它被细胞蛋白酶裂解成HA1和HA2，它们之间以二硫键相连，以一定的空间结构位于细胞膜的表面。

47. 5.NS1蛋白在整个感染过程中大量合成，其功能与抵抗干扰素合成有关。5.NS1蛋白在整个感染过程中大量合成，其功能与抵抗干扰素合成有关。 • 6.在感染后期，M1蛋白进入核内与RNP结合阻碍RNA转录。 • 7.NS2蛋白然后与RNP结合将它带出细胞核，进入细胞质，在装配之前还要与其他合成的蛋白之间相互作用。在装配成功之后，病毒以出芽的方式释放。

48. 六　病毒的变异机制 1.抗原漂移 • 是由于AIV的RNA聚合酶的纠错能力很差，不能保持病毒复制与转录的忠实性而导致一个或多个核苷酸的突变造成的。这种点突变积累造成抗原决定簇处的氨基酸改变或者其构象改变，从而导致了病毒抗原变异。 • 在研究ts变种时发现，病毒的基因突变导致了病毒的某些蛋白质不能正确折叠造成蛋白功能的丧失。 • 现在人们利用这突变技术研究流感病毒表型与基因型之间的关系。还用于分析蛋白的合成，装配，连接，在细胞中的转运，以及病毒与功能相关的基因属性的确定。

49. 2.抗原转化 • 这是由于AIV基因是分节段的，当一个细胞中有两个同种毒株存在时，病毒的等位基因之间就会发生基因片段的同源交换。 • 1951年，Burnet和Lind它们在早期的基因学研究中发现，在同时感染两种流感病毒的小鼠中，分离到具有两种母代病毒的表型的子代病毒。由此，他们发现了流感病毒的“重组现象”。