趙剛 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
1 甲型感病毒形態(tài)和基因組結(jié)構(gòu)
甲型HINI流感是由甲型HINI流感病毒引起的人畜共患的一種急性、熱性和高度傳染性的傳染病，是嚴(yán)重危害全球人畜安全的重要傳染病。甲型HINI流感病毒屬于正粘病毒科(orthomyxoviridae)甲型病毒屬病毒，典型的病毒粒子呈球狀。根據(jù)病毒核蛋白(NP)和膜蛋白抗原及其基因特性的不同，正粘病毒科分為甲型流感病毒屬 (InfluenzaAvirus)、乙型流感病毒屬 (InfluenzaBvirus)、丙型流感病毒屬 (Influenzaevirus)和索戈托病毒屬(Thogotovirus)和傳染性鯉魚(yú)貧血證病毒數(shù)(Isavirus)。其中甲型流感病毒是最常見(jiàn)、傳播范圍最廣的病毒，其他幾種病毒毒力較小，也較少引起大范圍流行。甲型流感病毒根據(jù)其表面血凝素HA和神經(jīng)氨酸酶NA的結(jié)構(gòu)及其基因特性的不同，又可將甲型流感病毒分成許多亞型，血凝素有巧個(gè)亞型(Hl一H15)，神經(jīng)氨酸酶有9個(gè)亞型。甲型流感病毒命名以型別/宿主(若宿主是人則無(wú)需標(biāo)明)/分離地點(diǎn)/毒株序號(hào)(采樣時(shí)標(biāo)本號(hào))/分離年代(血凝素亞型神經(jīng)氨酸酶亞型)表示。甲型流感病毒常以流行形式出現(xiàn)，引起世界性流感大流行，且在動(dòng)物中廣泛存在，并能由動(dòng)物傳染給人，引起人類的死亡。
甲型HINI流感流感病毒是有包膜的多形性球型病毒，直徑為80一120nm，表面有血凝素和神經(jīng)氨酸酶突起，核殼為螺旋對(duì)稱，基因組為分段的負(fù)鏈RNA，甲、乙型流感病毒基因組有8個(gè)節(jié)段，丙型流感病毒和托高土病毒基因組有7個(gè)節(jié)段。
2 甲型HINI流感病毒基因編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能
甲型HINI流感病毒共有8個(gè)單股RNA基因組、類脂類糖類組成。每一條RNA都以不同的核糖核酸蛋白復(fù)合體形式存在。整個(gè)基因組長(zhǎng)為13588bp，8個(gè)片段RNA分別為:pBI基因(2341bp)編碼聚合酶;pBZ基因(2314bp)編碼PBZ聚合酶;HA基因(1778bp)編碼血凝素HA;Np基因(1556bp)編碼核蛋白Np;NA基因(1413bp)編碼神經(jīng)氨酸酶NA;M基因(lo27bp)編碼基質(zhì)蛋白M一、MZ;NS基因(890bp)編碼非結(jié)構(gòu)蛋白NSI、NSZ。其中有8個(gè)主要結(jié)構(gòu)蛋白和2個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白，按基因片段大小依序?qū)λ幋a的蛋白功能和作用介紹如下:RNA片段HA基因編碼病毒血凝素蛋白，HA蛋白分布于甲型流感病毒顆粒表面，是其基因表達(dá)產(chǎn)物中最大的糖蛋白，可直接誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗體;NA基因編碼病毒神經(jīng)氨酸酶蛋白，此蛋白為糖蛋白并存在于病毒顆粒表面所形成的突起部;NS基因編碼非結(jié)構(gòu)蛋白NSI、NSZ，這兩種蛋白的功能主要是促進(jìn)RNP出核，并加速病毒的產(chǎn)生;M基因編碼流感病毒Ml和MZ蛋白，其主要功能為穩(wěn)定和強(qiáng)化病毒囊膜機(jī)構(gòu)和控制病毒內(nèi)部酸化作用;PBI基因編碼PBI蛋白，PBZ基因編碼PBZ蛋白，PA基因編碼PA蛋白，PBI、PBZ和PA蛋白是病毒的3種RNA聚合酶成分，它們都是在感染細(xì)胞質(zhì)中合成，隨后合成聚合酶復(fù)合物并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核，在那里催化合成病毒基因組RNA，在催化合成RNA過(guò)程中，PBI蛋白主要負(fù)責(zé)催化新合成RNA鏈的延伸反應(yīng)，PBZ蛋白具有識(shí)別和切割宿主mRNAS‘端帽狀結(jié)構(gòu)引物的作用，PA蛋白具有發(fā)揮激酶或解旋酶的作用，因其有聚合酶的活性;NP基因編碼病毒核蛋白，此蛋白是一種富含精氨酸的單體磷酸化蛋白，是病毒特異性抗原，也是宿主主要識(shí)別的抗原之一。
3 HA基因結(jié)構(gòu)與功能
甲型HINI感病毒基因組中有8個(gè)片段，其中HA基因是編碼血凝素的基因，其長(zhǎng)度約為1765個(gè)核昔酸。HA是典型的I類膜蛋白，其一級(jí)結(jié)構(gòu)含有4個(gè)結(jié)構(gòu)域:信號(hào)膚(前導(dǎo)序列)、胞漿域、跨膜域和胞外域。有研究發(fā)現(xiàn)，甲型HINI流感病毒的特異性抗體對(duì)應(yīng)的抗原決定簇一般集中在病毒HA蛋白上，而HA分布于甲型流感病毒顆粒的表而，是流感病毒基因表達(dá)產(chǎn)物中最大的糖蛋白，可誘導(dǎo)感染機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性中和抗體。HA由HAI和HAZ亞基組成。HAI具有與宿主細(xì)胞受體結(jié)合的特性，HAZ參與病毒和細(xì)胞融合的過(guò)程。
HA為跨膜蛋白，其主要成分位于膜外，以唾液酸困一乙一神經(jīng)氨酸)為受體，通過(guò)膜融合，介導(dǎo)病毒顆粒進(jìn)入細(xì)胞。機(jī)體細(xì)胞表面的受體類型對(duì)于甲型HINI病毒的有效感染至關(guān)重要。流感病毒HA分子包括莖區(qū)和融合基因結(jié)構(gòu)域，其中與細(xì)胞受體結(jié)合部位主要是頸區(qū)，病毒感染細(xì)胞進(jìn)行膜融時(shí)融合基因結(jié)構(gòu)域起著至關(guān)重要的作用。在pH值條件較低的情況下，融合膚轉(zhuǎn)入分子內(nèi)部，HA分子則形成三聚體的結(jié)構(gòu)，并由幾個(gè)三聚體共同形成一個(gè)融合孔，以便于病毒成分進(jìn)入細(xì)胞。HA含有至少5個(gè)抗原結(jié)構(gòu)域，位于莖區(qū)，由于RNA病毒的特性，HA基因在病毒復(fù)制過(guò)程中容易發(fā)生變異。抗原漂移 (antigeniedrift)又叫做HA抗原位點(diǎn)的變異現(xiàn)象，其可抑制或降低中和抗體與病毒結(jié)合，由此可能產(chǎn)生一種新的病毒株，并在未免疫的人群中進(jìn)行傳播?？乖h移通常是造成流感的季節(jié)性爆發(fā)的主要因素?？梢岳弥泻涂贵w對(duì)HA抗原位點(diǎn)的免疫反應(yīng)來(lái)診斷個(gè)體感染，然而在感染人的過(guò)程中，這一免疫反應(yīng)有時(shí)也可能是體內(nèi)存在的抗體與新毒株發(fā)生交叉反應(yīng)。甲型流感病毒變異的另外一個(gè)重要原因是抗原轉(zhuǎn)換 (antigenicshift)，也稱為基因重組或簡(jiǎn)稱重組，在病毒HA發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)出現(xiàn)，比如Hl被HZ所取代，則可導(dǎo)致新的病毒亞型的產(chǎn)生。這通常發(fā)生在同時(shí)感染2種不同流感病毒的細(xì)胞中，由于復(fù)制過(guò)程中病毒基因組節(jié)段相互交換而引起。
HA纖突由3個(gè)HA單體分子組成，可分為兩部分:一部分是呈球狀的頭部，含有受體結(jié)合位點(diǎn)和抗原決定簇;另一部分為柄，與囊膜相聯(lián)，長(zhǎng)約7.6nln，三聚體的總長(zhǎng)為 13.snm。HA的糖基化，特別是頭部RBs或抗原決定區(qū)附近的糖基化位點(diǎn)的增加或減少對(duì)病毒的抗原性及其生物學(xué)特性均有一定作用。受體結(jié)合位點(diǎn)的糖基化會(huì)影響病毒與受體的結(jié)合能力，抗原決定位點(diǎn)附近的糖基化則影響機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性的中和抗體，在裂解位點(diǎn)出現(xiàn)糖基化位點(diǎn)能直接影響HA蛋白的裂解。進(jìn)一步分析HA的裂解位點(diǎn)序列，與典型HINI亞型病毒在HA切割位點(diǎn)處的氨基酸序列相一致，尚未出現(xiàn)高致病性毒株的分子特征，僅可被存在于宿主呼吸道或消化道細(xì)胞的某些特定的蛋白酶和某些細(xì)菌酶識(shí)別并裂解，引起呼吸道或消化道的局部感染。但同樣，1918年的西班牙流感的HINI病毒株的HA裂解位點(diǎn)序列沒(méi)有插入多個(gè)堿性氨基酸，但致病性非常強(qiáng)，其本身的NA蛋白和HA的裂解有關(guān)，其中的機(jī)制還不清楚。因此低致病性流感病毒不僅能通過(guò)HA的突變?cè)鰪?qiáng)毒力并且還能通過(guò)NA的突變?cè)鰪?qiáng)毒力。甲型流感病毒HA裂解為HAI和HAZ是甲型流感致病的重要因素，在病毒感染細(xì)胞及決定病毒致病力方面起著關(guān)鍵作用。
有獸醫(yī)對(duì)新甲型HINI流感病毒和以往流感病毒HA蛋白潛在的構(gòu)象進(jìn)行了比較，新甲型HINI流感病毒和以往流感病毒HA蛋白空間表位氨基酸在HA蛋白結(jié)構(gòu)上的位置相似，但其化學(xué)特征發(fā)生了明顯的變化，由于這些變化導(dǎo)致了HA抗原表位氨基酸電性產(chǎn)生差異，可能影響到抗體分子對(duì)其識(shí)別和結(jié)合。這為當(dāng)前人體對(duì)新甲型HINI流感病毒缺乏免疫力提供了理論依據(jù)。
