干货丨各类病毒的增殖过程

1 病毒的种类

病毒可分为亚病毒与真病毒两类：前者不具有完整的病毒结构，仅由某种核酸或蛋白质构成；后者通常由核酸及蛋白质外壳构成，部分病毒还具有囊膜结构。不同病毒所含核酸的种类、转录形成mＲNA和合成蛋白质的方式迥异。因此，根据病毒的核酸类型和转录形成mＲNA的方式不同，可将病毒归为六大类：双链DNA病毒、单正链DNA( + DNA) 病毒、双链ＲNA病毒、单正链ＲNA( +ＲNA) 病毒、单负链ＲNA(－ＲNA) 病毒和逆转录病毒。以下介绍各类病毒的具体增殖步骤。

2 各类病毒的增殖过程

2.1 双链DNA病毒

腺病毒、疱疹病毒以及痘病毒等病毒均属于双链DNA病毒。

以疱疹病毒为例，说明此类病毒的主要增殖过程：①疱疹病毒包膜上的血型糖蛋白B与宿主细胞膜上的受体特异性识别并吸附；②宿主细胞膜包裹疱疹病毒颗粒，形成吞噬泡，疱疹病毒颗粒通过吞噬作用而进入细胞质，并脱去包膜；③在宿主细胞的溶酶体作用下脱去蛋白质外壳；④病毒DNA进入宿主细胞的细胞核；⑤在ＲNA 聚合酶的帮助下，以病毒DNA为模板合成早期mＲNA并进入细胞质中；⑥早期mＲNA翻译形成早期蛋白，主要指与DNA复制相关的酶，如DNA聚合酶、脱氧胸腺嘧啶激酶等；⑦在解旋酶作用下，DNA双链打开，以打开的两条链为模板，遵循碱基互补配对原则，依赖合成的 DNA 聚合酶，合成子代DNA分子；⑧合成晚期mＲNA，并以此翻译成晚期蛋白，主要为病毒的结构蛋白，子代病毒DNA与结构蛋白装配形成子代病毒；⑨子代病毒从细胞核释放出来，同时披上包膜；⑩细胞膜通过胞吐的形式将子代病毒释放到体外。

2.2 单正链 DNA( + DNA) 病毒

代表病毒为细小病毒，此类病毒增殖的主要过程为：①形成复制中间体：单正链 DNA 病毒进行生物合成时，首先以亲代DNA作模板，依赖复制酶，遵循碱基互补配对原则，合成其互补DNA链，并与亲代DNA形成双链，作为复制中间型，含有亲代DNA的新合成的双链 DNA 继续复制；②转录和翻译: 不含亲代 DNA 的新合成的双链DNA作为转录的模板，翻译合成病毒相关蛋白质( 主要是结构蛋白) ；③装配和释放：新形成的子代DNA分子与结构蛋白装配形成成熟的病毒并从细胞中释放出来。

2.3 双链ＲNA病毒

大部分ＲNA病毒的子代病毒的全部成分的合成都在宿主细胞的细胞质内完成，双 链 ＲNA病毒是其中一种，其代表病毒为呼肠孤病毒。双链ＲNA病毒增殖的主要过程为: ①ＲNA复制：病毒脱壳进入宿主细胞后，在相关酶作用下，首先不对称地转录出正链 ＲNA，再由正链ＲNA复制出新的负链ＲNA，共同构成子代ＲNA；②合成蛋白质：在ＲNA多聚酶作用下，正链ＲNA转录形成mＲNA，在宿主细胞细胞质中翻译成早期蛋白或晚期蛋白；③装配和释放：新形成的子代ＲNA分子与结构蛋白装配形成成熟的病毒并从细胞中释放出来。

2.4 单正链ＲNA( + ＲNA) 病毒

单正链ＲNA病毒种类较为丰富，人和动物的绝大多数的ＲNA病毒属于此类，如黄病毒和脊髓灰质病毒等。多数单正链ＲNA病毒在宿主细胞质内完成生物合成。单正链ＲNA病毒母代的ＲNA既可直接作为翻译的模板，又能作为模板合成单负链ＲNA；而单负链ＲNA反过来也可复制子代单正链 ＲNA。

以脊髓灰质病毒为例，说明此类病毒的具体增殖过程：①合成早期蛋白：单正链ＲNA 直接附着于宿主细胞的核糖体上，利用宿主细胞提供的原料和能源系 统合成多聚蛋白前体，前体进一步裂解成病毒结构蛋白( P1) 、蛋白酶( P2) 和ＲNA聚合酶( P3)；②合成子代ＲNA：在复制酶作用下，以亲代单正链 ＲNA 为模板合成单负链 ＲNA，单负链ＲNA进一步形成子代单正链ＲNA；③装配和释放: P1前体部分裂解形成结构蛋白， 子代单正链ＲNA与结构蛋白装配形成成熟的病毒并从细胞中释放出来。

2.5 单负链 ＲNA(－ＲNA) 病毒

常见的单负链ＲNA病毒有流感病毒和狂犬病病毒等。此类病毒含有依赖ＲNA的ＲNA 多聚酶，能以病毒ＲNA为模板进行复制，但单负链ＲNA不能直接作为转录的模板。具体增殖过程为：① +ＲNA合成：病毒核酸连同ＲNA多聚酶一起侵入宿主细胞并进行生物合成，负链ＲNA首先转录出互补正链ＲNA，形成复制中间体(±ＲNA) ，产生更多的正链ＲNA；②－ＲNA合成：以部分正链ＲNA为模板复制出子代负链ＲNA；③装配与释放：部分正链ＲNA作为转录的模板，形成mＲNA并翻译出病毒所需的蛋白质，其中的结构蛋白与负链ＲNA一起装配形成子代病毒，并从细胞中释放出来。

2.6 逆转录病毒

此类病毒本身携带逆转录酶，两条相同的线状正链ＲNA构成其基因组，称为单正链双体ＲNA。免疫缺陷病毒( HIV) 和人类T淋巴细胞白血病病毒( HTLV) 都是逆转录病毒。以HIV为例，介绍此类病毒的主要增殖过程：①HIV囊膜蛋白gp120与宿主细胞膜上受体 CD4 结合；②病毒进入宿主细胞，并脱去包膜；③在宿主细胞提供的脱壳酶作用下，脱去蛋白质外壳；④以病毒ＲNA作为模板，依赖逆转录酶形成cDNA，构成ＲNA-DNA 中间体；⑤ＲNA酶将中间体的ＲNA链水解，形成cDNA；⑥以cDNA链为模板，依赖 DNA聚合酶形成双链DNA；⑦双链DNA进入宿主细胞的细胞核；⑧双链DNA与宿主细胞的DNA整合，成为前病毒；⑨前病毒被激活，转录形成子代病毒ＲNA；⑩一部分子代ＲNA进入细胞质中与核糖体结合，作为模板翻译形成子代蛋白，另一部分直接被装配成子代病毒体；⑪翻译出子代病毒的结构蛋白和逆转录酶等酶蛋白；⑫子代病毒ＲNA与结构蛋白装配形成子代病毒体；⑬瑏瑣子代病毒包裹包膜后形成完整病毒；⑭子代病毒从宿主细胞中释放。

来源：陈伶莉、胡雪峰.病毒的复制及各类病毒的增殖过程概述（生物学教学2018.7）