臧德月 吉林大學
1 冠狀病毒的基因組
冠狀病毒的基因組是RNA病毒中最大的基因組，為一條不分節(jié)段的單鏈正義RNA(+ssRNA)，病毒核酸具有感染性。基因組5’端有一甲基化帽子結(jié)構(gòu) (methylatedeaP)，3’端有poly(A)尾，mRNA與該結(jié)構(gòu)非常相似，該重要的結(jié)構(gòu)可自身發(fā)揮翻譯模板的作用。病毒基因組包含有9一14個開放閱讀框，在它們之間有基因重疊區(qū)或者基因間隔區(qū)，在基因組RNAS’端存在有l(wèi)ao舒和 lbORF兩個相互重疊的O舒，長度約為ZOKb，占整個基因組的60%左右，其功能是編碼、蛋白酶、病毒RNA依賴性RNA聚合酶的作用和一些未知的蛋白。在la0即和 lboRF之間存有基因重疊區(qū)，是由1個假結(jié)和1一7個堿基的滑動序列組成，是翻譯的時候移碼閱讀RNA所必需的，大小為43一76個堿基。在所有的冠狀病毒基因組中，結(jié)構(gòu)蛋白基因和聚合酶基因(poll)的排列次序是相同的，即5幾pol一(HE)一S一E一M一N一3’，但是非結(jié)構(gòu)蛋白和HE基因在不同的冠狀病毒中而有一定的差異性。
HCOV-229E基因組RNA長度為27277nt，3’端有大于50個殘基的聚腺營尾，5’端有帽狀結(jié)構(gòu)，HCoV-229E基因組RNA有8個必需ORF，3’和5’端還具有較小的OR下S和非必需ORF，但非必需O盯并不表達;在5’端存在有taORF和lbo盯，具有4086個密碼子，基因編碼產(chǎn)物涉及到自家蛋白溶解和核糖體框架移位等機制，表面糖蛋白基因(s)編碼的由1173個氨基酸組成的多肚，該膚具有C末端半膚氨酸束、C末端膜粘附物、N末端半眺氨酸束等結(jié)構(gòu)特征，但是不含有蛋白裂解性切割部位，因此S蛋白不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)譯后切割。除了半骯氨酸束以外，在S蛋白基因的3’端有2個ORF4a和O盯4b，其功能是編碼未知功能的非結(jié)構(gòu)蛋白。O好5的基因產(chǎn)物很可能是病毒的一種結(jié)構(gòu)蛋白，最近的研究發(fā)現(xiàn)該種蛋白與粒子通道的活性有關(guān)。M基因編碼的多膚由225個氨基酸組成，C末端為親水區(qū)，N末端為疏水區(qū)。核殼體蛋白基因(N)編碼的Mr是4.35xl護多膚，為堿性蛋白，有可能為磷酸化蛋白，富含絲氨酸。
2 冠狀病毒的復制與轉(zhuǎn)錄
冠狀病毒感染宿主細胞的方式主要有兩種，一是細胞對病毒的吞飲;二是細胞膜與病毒囊膜相互融合。但不同的冠狀病毒入侵細胞的方式是由差異的，如新生犢牛腹瀉冠狀病毒通過細胞膜與病毒囊膜融合方式侵入宿主細胞，雞傳染性支氣管炎病毒是以細胞對病毒的吞飲方式侵入宿主細胞，無論通過哪種方式侵入細胞，都需要冠狀病毒顆粒外膜S或者HE糖蛋白與宿主敏感細胞的受體相結(jié)合，病毒的復制是在細胞質(zhì)中進行的。
病毒RNA侵入宿主細胞后，其基因組復制及蛋白編碼表達是通過復制系統(tǒng)來完成的;病毒侵入宿主細胞后，首先是以位于病毒基因組RNAS’端的一段的序列為模板翻譯出病毒RNA多聚酶，然后再利用該酶來完成負鏈亞基因組RNA的轉(zhuǎn)錄、結(jié)構(gòu)蛋白mRNA的合成以及病毒。病毒RNA進入細胞質(zhì)后，以自身基因組RNA為mRNA，通過核糖體在 faORF和lbo盯上移碼閱讀，編碼表達出多聚蛋白，大小為700一SOOkDa，該蛋白在翻譯過程中或者翻譯后被病毒或細胞的蛋白酶所切割，就會產(chǎn)生一系列不同的蛋白，其中就有病毒RNA多聚酶，該酶合成以后，利用此酶轉(zhuǎn)錄合成負鏈RNA，再利用負鏈RNA為模板轉(zhuǎn)錄合成病毒mRNA和基因組RNAI，在宿主細胞中除了基因組負鏈RNA以外，還發(fā)現(xiàn)了亞基因組負鏈RNA，負鏈RNA、正鏈RNA互相結(jié)合成雙鏈RNA，一般是不會發(fā)現(xiàn)游離的負鏈RNA。
在冠狀病毒基因組的3’和5’端含有非翻譯區(qū)，有6一12個ORF。在基因組5’端2/3一3/4的兩個O盯編碼RNA聚合酶以及解旋酶等，分別翻譯成兩個多膚前體(pPla和pplb)，ppfa是由主要蛋白.酶、輔助蛋白酶以及疏水區(qū)等組成的，主要蛋白酶是冠狀病毒主要蛋白質(zhì)的加工酶，主要負責加工RNA聚合酶和解旋酶等，在病毒的復制增值過程中具有重要作用。
3 冠狀病毒的裝配與釋放
冠狀病毒的成熟顆粒裝配是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中進行的，裝配過程需要結(jié)構(gòu)蛋白、脂質(zhì)以及病毒內(nèi)部組分相互作用。M、S蛋白是冠狀病毒的主要結(jié)構(gòu)蛋白，少量的小分子E膜蛋白分布在病毒囊膜上，幾種蛋白之間的相互作用完成裝配病毒粒子。
亞基因組mRNA翻譯出M、S和N等結(jié)構(gòu)蛋白，M蛋白和S蛋白均為糖蛋白，N蛋白與病毒基因組RNA結(jié)合形成螺旋形的核衣殼，然后與M，S，E蛋白的相互作用組裝成病毒顆粒，但這種病毒樣顆粒衣殼集不依賴，甚至簡單的M蛋白和E蛋白就足以形成病毒樣顆粒，并在裝配過程的病毒樣顆粒的S蛋白是可選的，此過程中有少量E蛋白的表達，該蛋白對病毒的復制是必不可少的，如果缺乏蛋白質(zhì)的E的話，病毒的組裝是將受到影響的。M蛋白在病毒樣顆粒的裝配過程中很重要，病毒外殼裝配的動力就是來源于M蛋白穿膜去的側(cè)向相互作用。冠狀病毒的結(jié)構(gòu)蛋白成熟的mRNA的合成是在在最初的轉(zhuǎn)錄和RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄因子“不連續(xù)轉(zhuǎn)錄“的機制，確定具體的轉(zhuǎn)錄 (transeription:egulatingsequenees，TsR)的調(diào)控序列，有選擇性的意識，從消極的一次性轉(zhuǎn)錄的RNA鏈上的一個組成完整成熟的mRNA，并不存在轉(zhuǎn)錄后修飾剪切的過程。病毒基因組RNA和結(jié)構(gòu)蛋白復制完成以后，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中組裝成病毒顆粒，病毒顆粒在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行包裝后形成囊泡，囊泡再進入高爾基體內(nèi)，囊泡與細胞膜進行融合后以胞吐的方式被分泌到細胞外并感染新的宿主細胞，冠狀病毒的復制一般需要24h。
