分子病毒学教学大纲-病毒学概论

分子病毒学时间安排2014-3-18第一章：病毒学概论（刘文军）第二篇：各论（33学时）2014-3-25第一章流感病毒3学时(刘文军)2014-4-1

第二章冠状病毒2学时（孟颂东）第三章腺病毒1学时（孟颂东）2014-4-8

第四章逆转录病毒3学时（叶昕）2014-4-15第五章微小RNA病毒3学时（严景华）2014-4-22第六章呼肠孤病毒3学时（陈吉龙）2014-4-29第七章疱疹病毒3学时（严景华）2014-5-6

第八章肝炎病毒

3学时（孟颂东）2014-5-13

肝炎病毒

3学时（孟颂东）2014-5-20第九章病毒致癌分子机制3学时（陈吉龙）2014-5-27第十章宿主抗病毒免疫3学时（叶昕）2014-6-3

第十一章疫苗及抗病毒药物3学时（刘文军）病毒无处不在病毒引起人类疾病病毒感染一切生物病毒可以突破种间屏障我们自身含有病毒的基因组（5-8%ofhumanDNA)病毒是研究生物学的奇特而宝贵的工具病毒是生物学研究中具有独特有价值的工具病毒或载体可用于生物学操作为什么我们要研究病毒过去四十年新发动物源性传染性疾病1973轮状病毒:主要导致婴幼儿痢疾1977埃博拉病毒:埃博拉出血热1977汉坦病毒:出血热肾综合症1980T淋巴细胞白血病病毒I型：T淋巴细胞白血病1982T淋巴细胞白血病病毒II型：多毛细胞白血病1983HIV：获得性免疫缺陷综合症(AIDS)1988戊型肝炎（HepatitisE）：消化道传染的非甲非乙型肝炎1989丙型肝炎HepatitisC：非甲非乙肝炎1991委内瑞拉出血热病毒：委内瑞拉出血热1993Sinnombrevirus：成人呼吸道窘迫综合症1993汉他病毒(Hantavirus)：汉他肺炎综合症1994Sabia病毒:巴西出血热1994亨德拉病毒：致死性呼吸道疾病1996澳大利亚蝙蝠狂犬病毒1997流感病毒H5N1:高致病性禽流感病毒1998尼帕病毒:脑炎2003SARS－CorV:严重急性呼吸道系统综合症2009H1N1猪流感2012中东冠状病毒2013H7N91902年R.罗斯(RonaldRoss1857-1932)英国细菌学家因证实疟疾由疟蚊传播，为成功地防治做出贡献1951年M.蒂勒-南非病毒学家因发现黄热病疫苗1954年J.F.恩德斯-美国医学家，T.H.韦勒-美国医学家、病毒学家，F.C.罗宾斯-美国儿科医学家因脊髓灰质炎病毒1960年F.M.伯内特-澳大利亚免疫学家，P.B.梅达沃-英国生物化学家因证实了获得性免疫耐受性1965年F.雅各布-法国生物化学家、分子生物学家，J.L.莫诺-法国生物学家因提出信使核糖核酸和操纵子理论；A.M.雷沃夫-法国微生物学家因研究病毒遗传组合而对分子生物学1966年F.P.劳斯，美国医学家、病毒学家因发现肿瘤诱导病毒1969年M.德尔布吕克-德裔美国生物学家、物理学家，A.D.赫尔希，美国遗传学家，S.E.卢里亚，意大利裔美国生物学家因发现病毒的复制机制和基因结构1975年D.巴尔的摩-美国病毒学家、生物化学家，H.M.特明，美国病毒学家，R.杜尔贝科，美国病毒学家因在肿瘤病毒方面的研究成果1976年B.S.布卢姆伯格-美国医学家因发现澳大利亚抗原获奖D.C.盖达塞克-美国医学家、病毒学家因在慢性病毒感染方面的研究1989年J.M.毕晓普-美国生物化学家、病毒学家，H.E.瓦慕斯-美国微生物学家、病毒学家因发现了动物肿瘤病毒的致癌基因源出于细胞基因(即所谓原癌基因)1997年S.B.普鲁西纳-美国人，发现了一种全新的蛋白致病因子——朊蛋白（PRION）并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献二十世纪获得诺贝尔医学奖的微生物学这种能感染变形虫的新型病毒，但其基因组数多于一般最易对人体致病的病毒(如流感和艾滋病毒)，这些普通病毒拥有十几组基因就足以繁殖。拥有大约500组基因，但其在细胞内的自我复制模式却更加复杂。可以在光学显微镜看到。研究表明这些封存在3万多年前土层中的病毒可以存活，且仍具有感染性。这就意味着，永冻层如果因为气候变暖和北极地区的工业开发而融化，有可能会对人类公共健康带来风险。一些被公认已经消灭了的病毒，例如繁殖过程与“阔口罐病毒”相类似的天花病毒有可能再次复活。西伯利亚阔口罐病毒2014PNAS(Pithovirussibericum)拟菌病毒(Mimivirus)和潘多拉病毒(Pandoravirus)潘多拉病毒Pandoravirus是一类非常大型的病毒。其基因组比其它所有已知病毒都要大得多。直径达1微米。类似于Mimivirus及Megavirus等很多非常大的病毒，潘多拉病毒也感染变形虫。但是该病毒的基因组却包含1.9-2.5百万碱基对的DNA，是Megavirus的两倍。该病毒生活于水下与病毒有关的天文数字地球上仅细菌病毒的总重量就超过所有大象重量的1000倍。在全世界的供水系统中存在的噬菌体颗粒超过1030个，将他们从头到尾排列起来的长度超过2亿光年。鲸鱼普遍感染杯状病毒科的几种病毒，引起疱疹、水泡、肠道问题以及腹泻，也能感染人。鲸鱼每天分泌的杯状病毒数量超过1013。因为地球上约有1016个人类免疫缺陷病毒(HIV)的基因组，所以很有可能在某个地方存在着有对我们现在已拥有的或对将来的抗病毒药物都具有耐药性的基因组。最早记录感染病毒人的记载纵火者、狂犬病人Hector古埃及18世王朝（1580-1350B.C.）的石碑描述一个患脊髓灰质炎病人的特征性的一条萎缩的大腿和足下垂症状RobertKoch法则来鉴别特异疾病的病原体生物体必须和疾病及其特征性损伤密切联系。生物体必须能够从疾病宿主中分离并可以培养生长。当该生物体的一个纯培养物接种一个健康的易感宿主以后，这种疾病必须能够再现。同样的生物体必须能够从该实验感染的宿主中再次分离出来。发现炭疽这种在牛群中常见的疾病由一种特定的细菌（Bacillusanthracis）所引起.结核病由另一种特定的细菌引发。由Pasteur、JosephLister、和Koch发展的无菌培养技术和细菌纯培养的分离技术，于19世纪后叶发现和分类阐述了许多病原性细菌（也包括酵母和真菌）在19世纪的最后10年间，因为无法用细菌或真菌病原体来解释所有疾病的病因，所以一种新类别的感染原被界定——亚显微病原体，后来被称为“病毒”病毒的发现在1892年报导了一种比任何已知细菌都要小的病原体。俄国科学家DimitriiIvanovsky观察到一种现象，即当使用未上釉陶瓷滤器(那时候用来从培养物中除去细菌)时，烟草花叶病的病原体并未分离出来。6年后，MartinusBeijerinck在荷兰独立观察到了同样的结果。重要的是Beijerinck给出了理论上的突破，即烟草花叶病的病原体非常小甚至可穿过能捕获当时所有已知细菌的滤器，它一定是一个特殊特出不同的病原体同年（1898）德国科学家FriedrichLoeffler和PaulFrosch（他们曾经是Koch的学生兼助手）发现口蹄疫的病原体也能通透过滤器。穿透能截留细菌的过滤器的病原体被称为超滤过病毒，取Virus（病毒）在拉丁文中“毒素”的含义，超滤过病毒最终简称为病毒。病毒学研究的里程碑VihelmEllerman和OlafBang于1908年确认了导致白血病的病毒；PeytonRous与1911年确认了导致鸡实体瘤的病毒。对鸡肿瘤相关病毒（尤其是Rous肉瘤病毒）的研究，最终引起人们对肿瘤分子机制的探索FrederickTwort于1915年、FelixHérelle于1917年分别提出到了细菌病毒。Hérelle将细菌病毒命名为“bacteriophage”（噬菌体），因为它们能在琼脂平板表面裂解细菌（phage一词来源于希腊文，意为“吃”）。对噬菌体的研究提供了分子生物学的基础，同时也为病毒和宿主细胞相互作用提供了总体思路负染病毒的电子显微镜图像(A).复杂无包膜病毒T4噬菌体。请注意有明显的尾部和尾丝(B).螺旋状无包膜烟草花叶病毒颗粒。(C)弹状病毒科水泡性口炎病毒带有囊膜的颗粒。(D)无囊膜二十面体人类轮状病毒颗粒如何认识病毒病毒的本质特征是它们必须完全依靠宿主来增殖是专性寄生物自从病毒和其特异宿主被相继确认后，通过大量生产的产生病毒颗粒来研究其理化性质成为了可能。感染对宿主造成的病理变化病毒的潜伏期、感染时肉眼可见症状、以及病毒对特异组织和器官的影响动物模型仍然是研究导致人或动物疾病的病毒病理学的有效工具。组织和细胞培养系统的建立对于病毒复制机制研究才取得了实质性进展分子生物学、细胞生物学的发展是我们对于病毒的复制的机制有了更加深入的理解如何确定病毒•病毒是具有感染性的专性胞内寄生物。•病毒基因组由DNA或RNA组成。•在合适宿主细胞体内，病毒基因组通过细胞内系统指导其它病毒成分的合成。•子代感染性病毒颗粒，称为病毒粒子（virions），是由宿主细胞内新合成的组分重新组装而来的。•在感染周期中组装的子代病毒粒子作为病毒基因组载体传播到下一个宿主细胞或生物中，然后病毒粒子解离引起下一个感染周期的开始。动物病毒的分类病毒发现者没有建立统一的命名系统。在脊椎动物病毒中，有的用相关疾病命名（如脊髓灰质炎病毒、狂犬病毒）有的用它们所引起的特异性疾病类型命名（如鼠白血病病毒）用感染部位或初次分离部位命名（如鼻病毒、腺病毒）用初次分离的地区来命名（如仙台病毒[仙台,日本]和柯萨奇病毒[柯萨奇，纽约]）以初次发现它们的科学家命名（如Epstein-Barr病毒），病毒名称大写有些病毒甚至以人们设想的它们的感染方式来命名（如登革病毒，就是“恶灵”的意思；和流感病毒，就是污浊空气“影响”的意思）还有用上述方式综合命名的（如Rous肉瘤病毒）病毒复制周期病毒不能在细胞外繁殖，必须在细胞内产生新的感染性颗粒感染周期包括病毒颗粒的吸附并进入细胞、病毒mRNA通过宿主核糖体翻译、基因组复制、含有基因组的病毒颗粒的组装和释放、新的病毒粒子可能随后感染新的宿主细胞所有病毒感染从单个细胞开始，病毒复制在动物体内与在体外培养的细胞上有许多共同之处，但也有许多重要的区别。病毒在培养的细胞上很容易吸附，但是在自然界，病毒颗粒一定会遇到宿主，对没有任何运动方式的纳米颗粒来说，吸附就不是那么容易的事了病毒遇到宿主细胞以后，必须克服物理屏障和对抗病毒感染的宿主防御体系细胞病理效应病毒形态学改变

核皱缩(固缩)，膜增生小RNA病毒核膜增生甲病毒、疱疹病毒胞质空泡多瘤病毒、乳头瘤病毒合胞体形成（细胞融合）副粘病毒、冠状病毒染色体边缘化和断裂疱疹病毒培养细胞变圆、脱落疱疹病毒、弹状病毒、腺病毒、小核糖核酸病毒

包涵体

核内病毒粒子腺病毒细胞质内病毒粒子（Negri小体）狂犬病毒病毒粒子中成簇的核糖体沙粒病毒核内成簇的染色质疱疹病毒不同病毒引起特定的细胞病变病毒研究中使用的鸡胚

天然和适应性免疫防御天然免疫反应哨兵细胞自然杀伤细胞补体炎症反应免疫反应过度引起的机体损伤免疫病理性损伤病毒感染导致的免疫抑制全身性炎症反应综合症自身免疫疾病源T细胞免疫使免疫系统“短路”的超级抗原自由基介导的机理适应性免疫反应基本特征适应性免疫系统的细胞适应性免疫：携带不同抗原受体的淋巴细胞抗原递呈和免疫细胞的激活细胞介导的适应性免疫反应抗体反应脑和免疫系统细胞膜表面结构白细胞分化抗原抗原外源蛋白病毒细菌寄生虫真菌细胞介导反应脊椎动物激活的T细胞体液反应激活的B细胞浆细胞分泌抗体消清除抗原抗原细胞因子感染的自身细胞杀死感染的自身细胞细胞毒性淋巴细胞前体辅助型T细胞抗原辅助型T细胞前体体细胞毒性淋巴细胞辅助型T细胞树突状细胞向初始型T细胞提供细胞因子信号及蛋白包装信息病毒病毒蛋白炎症因子炎症细胞因子死亡的和即将死亡的细胞Toll样受体成熟核因子成熟nf-κb激活迁移至淋巴结成熟的树突状细胞接触细胞因子白介素12、肿瘤坏死因子α、白介素1β细胞毒性T细胞激活的T细胞幼稚的初始型T细胞主要组织相容性复合物II类分子病毒肽未成熟的树突状细胞胞内含体细胞因子受体主要组织相容性复合物II类分子干扰素抗原刺激后体液免疫变化抗A抗体抗B抗体抗原A抗原B二抗（抗A）反应一抗（抗B）反应一抗（抗A）反应抗原A血清抗体滴度周数数颈部淋巴结胸导管肋间血管与胸导管相通乳糜池主动脉旁淋巴结大肠的血管（肠系膜上部）锁骨下淋巴干髂骨内外血管与左腰干连通腹股沟淋巴结进入循环系统抗原递呈细胞肠道淋巴集合淋巴结粘膜固有层粘膜上皮细胞肠内腔上皮内淋巴细胞抗原血管l淋巴管进入肠系膜淋巴结小肠的血管大肠的血管（肠系膜下部）胃部血管等腋窝淋巴结纵隔淋巴干浆细胞M细胞表皮MHCI类分子角化细胞主要组织相容性复合物I类分子内皮组织迁移到淋巴结辅助性T细胞（源于皮肤）淋巴细胞功能相关抗原-1细胞间粘附分子1运动的朗格汉斯树突状细胞干扰素辅助型T淋巴细胞2Th1细胞与Th2细胞反应的比较抗原递呈细胞未成熟的原CD4+T细胞淋巴结分化相互调节细胞介导的免疫反应支配着促炎反应抗体反应占主导通过细胞因子的免疫相互调节增强抑制常见病毒感染的潜伏期疾病

潜伏期（天数）a流感1-2普通感冒1-3细支气管炎3-5急性呼吸道感染（腺病毒）5-7登革热5-8单纯疱疹5-8肠道病毒感染6-12脊髓灰质炎5-20麻疹9-12天花12-14水痘13-17腮腺炎16-20风疹17-20单核细胞增多症30-50甲型肝炎15-40乙型和丙型肝炎50-150狂犬病30-100乳头瘤（疣）50-150艾滋病1-10年_________________________________________a直到出现第一个前驱症状不同类型的感染模式

为什么会有不同类型的感染类型？？急性感染模式是指短期的但偶尔严重的迅速发病。急性病毒感染的特征是能很快繁殖出具有感染性的病毒颗粒，然后宿主迅速清除其感染（即“清除”感染）。急性感染仅在宿主的固有和先天防御系统被短暂地避开才发生

急性感染倾向于被控制和清除.抗原变异为急性感染提供了一个选择性的优势急性感染引发的常见公共卫生问题降低免疫监视导致持续性感染在组织中发生免疫系统细胞的直接感染导致持续性感染发生急性病毒感染的表现形式持续性感染原发性感染不能被获得性免疫系统有效地清除时，持续性感染就会发生。相反，病毒颗粒、蛋白或基因组可继续在很长一段时间内产生或存在，通常是在动物的一生中。病毒颗粒可在数月或数年内持续性或间歇性合成。在某些情况下，病毒基因组在病毒蛋白不再被检测到的很长一段时间内仍可存在。对持续感染又可分为两类，即那些可最终被清除的（即慢性感染）和那些在其宿主体内持续终身的（潜伏性感染或慢发性感染）初次感染被适应性免疫应答清除，但这种反应只有通过与内在和先天免疫密切结合才会发生。如果这种在免疫系统之间的早期反应和交流没有发生，宿主可能会由于感染扩散失去控制而死。细胞凋亡是一种常见的自身细胞防御机制，它可限制或增强病毒的复制和传播。在某些脊椎动物细胞系，Sindbis病毒感染呈现急性和致细胞病变特性，因为它可诱导细胞凋亡。当病毒诱导的细胞凋亡被细胞蛋白（如Bcl-2）合成所阻断时，持续性感染就发生了。同样的，持续性感染也可在培养细胞和有丝分裂后的神经元中发生，因为这些细胞可抵抗病毒诱导的细胞凋亡。当病毒颗粒被注射至成年小鼠脑组织中，便可导致非细胞病变性感染。相反，当将同样的制备物注射至新生小鼠脑组织中，则其所致的感染是致细胞病变的和致命的。这是因为其神经元细胞不能缺乏阻断病毒诱导的细胞凋亡的基因产物持续感染的结果病毒持续部位

感染结果腺病毒腺状体，扁桃腺，淋巴细胞未知EB病毒B细胞，鼻咽上皮细胞淋巴瘤，癌症人类细胞巨化病毒肾，唾液腺，淋巴细胞，巨噬细胞，干细胞，基质细胞肺炎，视网膜炎乙型肝炎病毒肝，淋巴细胞硬化，肝细胞癌丙型肝炎病毒肝硬化，肝细胞癌人类免疫缺陷病毒CD4+T细胞，巨噬细胞，小神经胶质细胞获得性免疫缺陷综合症1型及2型单纯疱疹病毒感觉和自制神经中枢冷痛，生殖器疱疹1型及2型人类嗜T淋巴细胞病毒T细胞白血病，脑部感染乳头瘤病毒皮肤，上皮细胞乳头瘤，癌症

BK多瘤病毒肾出血性膀胱炎JC多瘤病毒肾，中枢神经系统进行性多灶白血球脑病麻疹病毒中枢神经系统亚急性致硬化全脑炎，麻疹包涵体脑炎风疹病毒中枢神经系统进行性风疹全脑炎水痘带状疹病毒感觉中枢神经带状疹（带状孢疹），异疱疹神经痛水痘带状疱疹感染及传播模型根据病毒分类系统国际委员会的报告列举的DNA和RNA病毒类型基因组科b形态学等称的c其它d有囊膜的裸露的有囊膜的裸露的DNAds2429112ss50401RNAds80512(+)ss2701467(-)ss70070亚类合计2322512合计713437单链DNA（ssDNA）单链DNA基因组圆环病毒科圆环病毒基因组构型：环状单链DNA对宿主细胞的依赖程度:通过宿主DNA复制系统复制基因组基因表达策略：

两个或更多的开放阅读框、mRNA选择性剪接与宿主相互作用的最显著特征：已知最小的无缺陷基因组细小病毒科基因组构型：5′和3′端带有发夹结构的线性DNA基因组，可能是（-）和（+）链。3′发夹引发DNA合成，NS1蛋白共价连接到5′末端（自主细小病毒）对宿主细胞的依赖程度:通过宿主DNA复制系统复制基因组基因表达策略：两个开放阅读框，mRNA选择性剪接与宿主相互作用的最显著特征：只在细胞S期复制（自主细小病毒）或细胞被一个辅助病毒感染（依赖病毒）双链DNA基因组：

多瘤病毒科、腺病毒科、疱疹病毒科、痘病毒科多瘤病毒科基因组构型环状DNA基因组，少于10个开放阅读框对宿主细胞的依赖程度依赖宿主细胞进行复制和基因表达没有病毒DNA聚合酶DNA复制需要RNA引物，复制过程产生复制叉，类似于细胞DNA复制机制基因表达策略通过时序控制早期基因和晚期基因表达剪辑是最主要的调节步骤其他解码策略：重叠基因、遗漏扫描与宿主相互作用的最显著特征多瘤病毒和SV40编码肿瘤抗原能调控细胞周期腺病毒科线状DNA，短的倒置末端重复序列蛋白结合到5’末端编码DNA复制系统包括DNA聚合酶利用特殊的链置换机制通过蛋白引发DNA复制基因表达策略时序控制（立早期、早期、中期和晚期）基因表达产生8个不同腺苷酸化的mRNA前体或者通过剪接产生许多mRNA翻译产生病毒蛋白其他解码策略：重叠编码或控制序列通过宿主RNA聚合酶Ⅲ产生小的病毒RNA与宿主相互作用的最显著特征：E1A蛋白是强转录激活子并调控细胞周期D疱疹病毒线状DNA分子基因组异构体基因组编码完全的复制系统：包括DNA聚合酶以及合成DNA前体的酶DNA复制需要RNA引物，复制过程产生复制叉基因表达策略：时序调节，不同亚科病毒剪接长度不同编码许多转录和转了后调节因子在病毒粒子中包装有转录激活蛋白和其他调节蛋白从多个启动子产生许多mRNA与宿主相互作用的最显著特征：latent潜伏感染痘病毒科Terminalloop末端环大的DNA基因组，末端交叉连接长末端重复序列细胞浆复制基因组编码DNA复制系统链置换DNA合成基因表达策略：基因组编码完整的mRNA合成系统包括RNA聚合酶、加帽酶、腺苷酸化酶时序调控病毒粒子包装了许多病毒酶与宿主相互作用的最显著特征：编码许多免疫调控蛋白。双链RNA基因组：呼肠孤病毒科

呼肠孤病毒科基因组构型：分节段对宿主细胞的依赖程度:病毒粒子中包装有mRNA复制所需要的病毒RNA聚合酶以及其他的酶基因表达策略：从每一个RNA节段复制分离的单顺反子mRNA。mRNA有帽子结构但是没有poly（A）与宿主相互作用的最显著特征：病毒粒子脱衣壳过程中需要宿主溶酶体的蛋白酶正链RNA病毒正链RNA病毒是这个星球上数目最多的病毒，已经发现有27个科。动脉炎病毒科、星状病毒科、嵌杯病毒科、冠状病毒科、黄病毒科、微RNA病毒科和披膜病毒科，包括可感染哺乳动物的病毒。（+）链RNA基因组通常可被宿主核糖体直接翻译成蛋白。基因组复制分为2个阶段。首先，（+）链基因组被拷贝成全长（-）链，然后（-）链被拷贝成（+）链基因组。在感染其中某些病毒的细胞里产生亚基因组mRNA。单链RNA：冠状病毒科、黄病毒科、微RNA病毒科、披膜病毒科基因组构型：单分子，VPg蛋白共价连接到微RNA病毒RNA分子5′端对宿主细胞的依赖程度:编码病毒RNA聚合酶复制基因组合成mRNA基因表达策略：基因组是mRNA，感染细胞后立即进行翻译基因组复制产生负链RNA进一步复制产生更多的mRNA和更多的基因组从一个IRES位点内部起始翻译（微RNA病毒科和黄病毒科）产生一个多聚蛋白，然后被蛋白酶切割成单个蛋白有DNA中间体的（+）链RNA与其它正链RNA病毒相反，逆转录病毒的（+）链RNA由病毒的RNA依赖的DNA聚合酶（逆转录酶）转变成dsDNA中间体。细胞的酶以逆转录产生的DNA作为模板合成病毒mRNA和基因组RNA。逆转录病毒科基因组构型：两个拷贝的（+）链RNA基因组，每个拷贝都带有一个细胞tRNA引物对宿主细胞的依赖程度：RNA基因组不进行翻译，病毒粒子带有逆转录酶，基因组是逆转录的模板病毒双链DNA整合到宿主基因组宿主RNA聚合酶Ⅱ转录DNA形成基因组RNA和mRNA基因表达策略：选择性剪接合成多聚蛋白，与宿主相互作用的最显著特征有些造成癌基因的转化，有些病毒引起AIDS负链RNA病毒有7个科的病毒含有（-）链RNA基因组。波纳病毒科、丝状病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科和弹状病毒科中，这一类病毒能够感染哺乳动物。与（+）链RNA病毒不同，（-）链RNA基因组不能直接被译成蛋白，但首先必须通过病毒的RNA依赖的RNA聚合酶拷贝形成（+）链mRNA。在细胞中没有酶能从（-）链RNA病毒的RNA基因组中生产mRNA。因此，这些病毒颗粒包含病毒编码的RNA依赖的RNA聚合酶可从（-）链基因组中产生mRNA。这条链也是全长（+）链合成的模板，（+）链然后又被复制，继而产生（-）链基因组。（-）链RNA病毒基因组可以是单一分子（非节段）或节段分子。单股负链RNA病毒：正粘病毒科、副粘病毒科、弹状病毒科分节段的基因组：正粘病毒科；不分节段的基因组：副粘病毒科基因组构型：不分节段的或者分节段的RNA对宿主细胞的依赖程度：细胞不能复制和翻译负链RNA，病毒粒子中含有RNA依赖的RNA聚合酶基因表达策略：病毒聚合酶产生加帽的多聚腺苷酸化的mRNA，转录起始需要攫取宿主细胞的帽子结构（正粘病毒科），副粘病毒科和黄病毒科有RNA编辑机制，选择性mRNA剪接与宿主相互作用的最显著特征：正粘病毒科在细胞核内复制双义负链RNA病毒沙粒病毒科，布尼亚病毒科基因组构型：分节段的基因组对宿主细胞的依赖程度：细胞不能复制和翻译负链RNA，病毒粒子中含有RNA依赖的RNA聚合酶基因表达策略：转录起始需要攫取宿主细胞的帽子结构（布尼亚病毒科）负链和正链遗传信息都在RNA同一条链上与宿主相互作用的最显著特征：布尼亚病毒在细胞内形成病毒粒子在高尔基体出芽病毒序列告诉我们什么通过不同病毒的基因组来确定他们之间的关系，提供大量的关于病毒起源的信息。在病毒感染爆发或流行病时，甚至部分测序也可提供病毒起源和病毒在不同人群中的迁移的信息。新的病毒核酸序列可以与疾病联系起来以及在缺乏标准病毒学技术时用于病毒的定义。一种新的疱疹病毒叫做人类疱疹病毒8型，它是由疾病和无疾病组织中的病毒序列作比较而被确认的。病毒的基因组序列最多只能算生物学的配件目录：它提供有关病毒内在的一些信息（如病毒蛋白和它们的成分），但是很少有关于病毒与细胞、宿主以及整个人群相互作用的信息。理解基因组在其它群体上如何行为（群体生物学）以及它如何与时变化的（进化）。尽管如此，简化论者已经提供了易控制的宿主-病毒系统的信息。这些系统允许遗传和生化分析，并提供体内和体外的感染模型。病毒基因组的“大与小”：尺寸真的重要吗？圆环病毒（circoviruses），它拥有1.7～2.3kb的环状单链DNA基因组，是目前最小的无缺陷的动物病毒基因组。圆环病毒科的成员包括鸡贫血病毒、鸡喙和羽毛病病毒、TT病毒（普遍存在的人类病毒，不知是否致病）。乙肝病毒，它导致数百万人患肝炎和肝癌。它的基因组包含3.2k有缺口的DNA：一条链为全长，但互补链却是不完整的。丁型肝炎卫星病毒，虽然它并不是真正意义上的病毒。它有一个1.7kb的单链，但却是高度碱基配对的环状RNA基因组。这个病原体依赖于乙肝病毒来提供外膜，使它的基因组能够传递。巨病毒（一种可感染变形虫的病毒）的1,200kb的DNA分子。大基因组区别于小基因组的一个特点是其含有许多编码参与病毒的复制、核酸代谢和逃避宿主防御系统的蛋白质的基因病毒蛋白的功能基因组的保护装配成稳定的保护性的蛋白质衣壳特异识别并且包装核酸基因组在很多病毒颗粒中，与宿主细胞膜相互作用形成囊膜基因组的运输特异性地结合宿主细胞外的受体传导特定的信号介导基因组脱衣壳介导与宿主细胞膜的融合与感染细胞内部组分相互作用，指导基因组被运送到合适位点与宿主的其它作用与细胞组分相互作用而运输到细胞内装配位点与细胞宿主组分相互作用保证一个有效的感染周期与宿主免疫系统相互作用烟草花叶病毒。通过对纤维的X射线衍射和颗粒的定向凝胶实验获得了该病毒的高分辨率的结构。单一的基因组RNA分子和单一的衣壳蛋白形成一个延展的右手螺旋，每一轮含有161/3个蛋白质（μ），每一螺距（螺距P=2.3nm）中单个残基在轴向的长度为ρ=0.14nm。每个亚基都参与到与邻居间的相同的相互作用，并且每个亚基都与RNA分子的三个核苷酸相结合，插图中显示的是在每个螺距中蛋白质的列裂盘状组织。（B和C）仙台病毒，是一种副粘病毒和水泡性口炎病毒（一种弹状病毒），其核衣壳结构是通过电子显微镜获得的。仙台病毒和烟草花叶病毒在直径上相似，并均为中空形态，但是左手螺旋，且各螺旋参数不一样（μ=13，ρ=0.41nm，P=5.3nm）。水泡性口炎病毒也是中空的，其中30个螺旋直径相同，后面5至6个一次减少病毒表面的囊膜很多类动物病毒含有除前文所述衣壳或核衣壳之外的结构元件。这些病毒颗粒拥有一个囊膜（来源于宿主细胞的含病毒糖蛋白的膜结构），但是囊膜的大小、形态、复杂程度和性质是不同的。进一步说，病毒膜在脂成分、它们所含有的蛋白质数目及其位置等方面有差异。囊膜形成了带囊膜的动物病毒的最外层。但是PRD1家族的噬菌体的膜位于正二十面体的下面所有病毒囊膜的基础是组装期间从宿主细胞获得的脂质膜。这个膜结构含有一双层磷脂分子，其中带负电的极性头附着在疏水性脂肪酸的长链上非极性脂酰链位于分子内部而极性头位于外部面对液态环境。不过由于病毒囊膜来源于不同细胞膜结构，所以它的脂类组成是变化的。囊膜上固着有病毒蛋白，多数是携带共价连接糖链（或寡聚糖）的糖蛋白。糖链是在翻译后水平加入到蛋白上的，是在蛋白转运到细胞膜结构进行子代病毒粒子组装期间加工完成的。链内或链间二硫键，是这些蛋白的另一个共同化学特征，也是在转运到组装位点期间获得的，这些共价键稳定病毒糖蛋白的三级或四级结构病毒的囊膜病毒蛋白四级结构甲病毒属

semliki森林病毒E1，E2，E3（E1E2E3）3

罗斯河病毒E1，E2（E1E2）3疱疹病毒属

单纯疱疹病毒1型gH,gL（gH,gL）？正黏病毒属

流感病毒HA（HA1-HA2）3

NA（NA-NA）2

M2（M2-M2）2逆转录病毒属

禽肉瘤病毒属Env（SU-TM）3弹状病毒属

水泡性口炎病毒G（G）3（A）流感病毒HA三聚体的X射线晶体结构。每个构成HA1（蓝色）和HA2（红色）亚单位的单体由一个二硫键共价结合。（B）蜱传脑炎病毒E蛋白二聚体的X射线晶体结构，亚单位显示为橙色和黄色病毒颗粒内的主要蛋白成分很多类型的病毒颗粒含有在感染细胞中合成病毒核酸所需的酶类。这些酶通常催化病毒特异的合成反应，例如从RNA模板合成病毒mRNA或从RNA模板合成病毒DNA。这些反应（没有细胞对应反应）由存在于负链RNA病毒核衣壳中的RNA依赖的RNA聚合酶和逆转录病毒逆转录酶所分别催化完成。而痘苗病毒粒子含有一个DNA依赖RNA聚合酶，类似于细胞RNA聚合酶，以及许多修饰病毒RNA转录产物的酶。这套酶类的存在是必需的，因为病毒双链DNA基因组的转录发生于感染细胞的细胞质，而细胞DNA依赖的RNA聚合酶以及RNA加工装置限制于细胞核。其它存在于病毒粒子中的酶包括整合酶、帽子依赖的内切核酸酶和蛋白酶。后者用于去除一些特异蛋白间的共价联系（这些蛋白用于病毒粒子组装），有助于感染性颗粒的产生一些病毒粒子酶病毒组分功能病毒酶

腺病毒（人腺病毒2型）

蛋白酶，感染性病毒粒子的产生；脱壳疱疹病毒（单纯疱疹病毒1型）

蛋白酶，衣壳成熟和基因组衣壳化

蛋白激酶正黏病毒

RNA依赖的RNA聚合酶，病毒基因组RNA和mRNA的合成；帽依赖性内切酶；mRNA合成起始痘病毒(牛痘病毒)αDNA依赖的RNA聚合酶八个亚基病毒mRNA的合成

polyA聚合酶（两个蛋白）病毒mRNA上poly(A)的合成

加帽酶（两个蛋白）Pre-mRNA5’帽子的合成

DNA拓扑异构酶病毒DNA特异序列切割呼肠孤病毒（呼肠孤病毒1型）

脒基转移酶

双链RNA依赖RNA聚合酶反转录病毒（禽肉瘤病毒，人体免疫缺陷病毒1型）

反转录酶，前病毒DNA合成

整合酶，整合前病毒DNA到细胞基因组

蛋白酶，感染性病毒粒子的产生弹状病毒（水疱性口炎病毒）

RNA依赖的RNA聚合酶，病毒mRNA和基因组RNA的合成

其它病毒蛋白

疱疹病毒单纯疱疹病毒1型

结构蛋白，即早基因转录激活

诱发细胞和病毒的mRNA的降解巨细胞病毒

抑制即早基因蛋白作为抗原的递呈痘病毒(牛痘病毒)

结合早期基因启动子，是它们转录所必需

与病毒RNA聚合酶相关，特异性分子反转录病毒（人体免疫缺陷病毒1型）

不同细胞型感染的需要其它病毒核酸

疱疹病毒（人体巨细胞病毒）

？

细胞组分

多瘤病毒（猿猴病毒40）组蛋白H2A,H2B,H3和H4环形双链DNA基因组的包装反转录病毒

禽肉瘤病毒，人体免疫缺陷病毒1型

首条前体DNA链合成的引物人体免疫缺陷病毒1型环菲林A感染周期的早期步骤

尿嘧啶DNA糖基化酶一种DNA修复酶

有利于吸附与侵入病毒的吸附与侵入病毒吸附细胞识别病毒的细胞受体：细胞受体类型；病毒粒子如何吸附受体病毒粒子的内吞：膜融合病毒粒子及亚病毒颗粒在细胞内的运动：

病毒通过受体诱导的信号转导病毒脱衣壳的机制：在细胞质膜脱衣壳；在内吞过程中脱衣壳病毒基因组运输至细胞核：核定位信号；核孔复合物；入核路径流感病毒RNP的入核；DNA基因组的入核；反转录病毒基因组的入核在吞噬作用中，接触细胞表面的大颗粒如细菌或细胞碎片被延伸的细胞质膜吞噬。

吞噬体最终与溶酶体融合，使囊泡内的物质降解。

内吞作用包括细胞质膜小片区域的内陷和脱落，导致非特异性的分子内化（胞饮作用或液相内吞）或能结合细胞表面受体的分子的特异性摄入（受体介导的内吞）细胞外液中的大分子被摄入的机制病毒的侵入病毒进入细胞不是一个被动过程，而是依赖于病毒充分利用细胞的正常生理进程，包括内吞（endocytosis）、膜融合、囊泡运输（vesiculartrafficking）以及转运入细胞核内。由于病毒基因组编码的功能有限，病毒侵入细胞完全依赖细胞的加工病毒到达在易感细胞表面后发生的一系列变化使以便于病毒基因组进入细胞浆或细胞核。病毒颗粒粘附至细胞质膜上是其入侵宿主细胞的第一步，这一过程是通过与细胞表面的特异性受体分子的结合完成的。细胞受体在病毒脱衣壳（uncoating）过程中起重要作用。脱衣壳后病毒基因组被释放，起始基因表达，和基因组进行复制。病毒粒子与其细胞受体的相互作用可能改变核衣壳构象；或细胞受体可能使病毒粒子进入细胞内吞途径，在内吞途径过程中，由低的pH值和蛋白酶的作用引发脱衣壳。在细胞核中复制的病毒基因组通过细胞转运途径由胞浆定位到核内复制位点。在细胞核中复制的此类病毒包括所有的DNA病毒（痘病毒除外）和RNA病毒包括逆转录病毒、流感病毒和波纳病毒。A型流感病毒结合到与细胞表面糖蛋白或糖脂共价连接的寡聚糖链带负电的末端唾液酸残基上。许多细胞表面存在唾液酸可解释流感病毒能够附着许多类型细胞的原因。流感病毒与单个唾液酸残基的作用是低亲和力的，不过由于病毒粒子表面存在大量血凝素（HA）分子，细胞糖蛋白和糖脂上有大量唾液酸残基，它们相互作用机率大，导致了病毒结合细胞表面的高亲和力。1940年代早期发现流感病毒表面含一种酶类，矛盾之处在于它能移除细胞表面受体，后来发现该酶是病毒编码的外膜蛋白唾液酸酶，可切割唾液酸的糖苷连接（图5.4）。病毒粒子释放需要该酶，促进病毒粒子在呼吸道传播人类免疫缺陷病毒1型的细胞受体，CD4HIV-1的细胞受体是55Kd的棒状分子CD4蛋白，它是含有四个Ig样结构域的Ig超家族成员。许多技术被用来确定其与HIV-1作用的位点，包括定点突变和对CD4与病毒吸附蛋白SU的复合体的X-衍射晶体学研究。AIDS治疗的初步策略之一，就是使用缺失了跨膜区域的可溶性CD4蛋白，来抑制病毒感染。该治疗方式的原理是可溶性CD4能结合病毒颗粒从而阻断它们吸附到宿主细胞表面的CD4上。尽管在细胞培养实验中证实可溶性CD4对病毒感染的抑制，临床试验结果却不佳。部分原因在于每个病毒外膜包含众多（～30）可以结合CD4结构的拷贝，所以必须有相对高血清浓度的可溶性CD4才能阻断全部病毒，而血液中可溶性CD4的半衰期极短，这使得问题更加棘手。此外，人免疫缺陷病毒还能通过细胞融合在细胞间传播，这一过程不易被循环系统中可溶的CD4阻断。流感病毒HA流感病毒HA是结合细胞受体唾液酸的病毒糖蛋白。HA单体以前体形式合成，然后前体糖基化并被切割形成HA1和HA2亚单位。每一个HA单体含有一个长的螺旋型的茎（stalk）状结构通过HA2锚定在膜上，以及一个顶部的大的HA1球状结构（包括了唾液酸结合口袋）。虽然所有A型流感病毒株的吸附需要唾液酸，但是它们对不同唾液酸寡聚糖的亲和力是有区别的。例如，人病毒株倾向于结合通过（2，6）糖苷键连接的唾液酸，这类唾液酸主要分布于人呼吸道上皮细胞中。禽病毒株倾向于结合通过（2，3）糖苷键连接的的唾液酸，这类唾液酸主要分布于鸭肠道上皮细胞中。唾液酸结合HA的口袋中的氨基酸序列决定了哪种唾液酸被优先结合，从而决定了病毒的宿主范围。例如，1918流感毒株被认为是禽流感病毒的变体，在唾液酸对禽HA的结合口袋中的一个氨基酸残基的变化使它能够识别人类细胞中大量存在的（2，6）连接的唾液酸，从而感染人体。噬菌体基因组进入细菌宿主的方式与病毒和真核细胞不同噬菌体DNA的注射装置一个主要的不同点是当噬菌体的核酸进入细胞时噬菌体外壳仍然在细菌表面。有些噬菌体的基因组DNA在很高的压强下(最高到6.0×106pa[870磅/平方英寸])被包装到衣壳中因此这样将核酸注射到细胞中的过程不存在于真核细胞的病毒入侵中。噬菌体的尾部纤维丝与大肠杆菌表面的受体(黑色)结合启动感染。这个结合过程使基板发生构象变化，鞘壳收缩。从而使坚硬的尾管通过顶部的细针刺入细菌外膜。当细针接触到外周胞质的肽聚糖层时，细针解离，基板上的三个溶菌酶结构域被激活。从而使细菌的肽聚糖层裂解，容许DNA进入细胞脱衣壳机制脱衣壳是从病毒保护性蛋白外壳或脂质囊膜中释放病毒核酸的过程，而多数情况下，释放的核酸仍然和病毒蛋白形成复合体。在细胞质膜上或者胞内囊泡中，嚢膜病毒在病毒囊膜与细胞膜融合时脱衣壳。无嚢膜病毒往往通过内吞途径进入细胞，基因组从胞内转运小泡内释放或锚定在核孔复合物上流感病毒入侵细胞天然形式的HA的球状头介导病毒结合到含唾液酸的细胞受体上。病毒受体复合体被内吞，H＋进入内体使内环境酸化。此时HA经过构象重排，产生一个融合原蛋白。天然HA（黄色）的环状区域变为卷曲螺旋形式，使融合肽（红色）移到分子顶端，靠近细胞膜。在病毒外膜，长α螺旋（紫色）包绕三体核心,将球状头拉向一边。长的卷曲螺旋展开进入细胞膜，使其靠近病毒外膜，发生融合。图中未显示HA的倾斜状态。为了将vRNP释放到细胞质中，在酸性内体中的H＋离子由M2离子通道泵入病毒粒子内部。因此当病毒和内体膜融合之后vRNP与M1解离。释放的vRNP通过一个核定位信号依赖机制经核孔复合体输入到细胞核中（见“流感病毒RNP的输入”）流感病毒M2蛋白是首先发现的作为离子通道的病毒蛋白，它提供了可能解决这两个问题的方法。病毒粒子外膜含有少量（14到68）的M2蛋白分子，形成同源四聚体。当纯化的M2组装到人工脂双层中时，观察到离子通道活性，表明只需要M2蛋白就可以发挥作用。M2蛋白通道结构比其他离子通道简单得多，是目前所发现的最小通道。在HA催化的膜融合发生前，内体的低pH值就激活了M2离子通道，质子进入病毒颗粒中。病毒粒子内的pH值下降导致M1蛋白的构像变化，因此干扰了M1-vRNP的相互作用。随后发生病毒囊膜和内体膜的融合，脱离M1的vRNP被释放到细胞质中，随后进入细胞核中。对这种模型的支持来自于抗流感病毒药物金刚烷胺（amantadine）的研究，该药物特异性抑制M2离子通道活性。在该药物存在时，流感病毒颗粒可以结合细胞，进入内体，并经历HA介导的膜融合，但是vRNP不能从内体膜中释放出来病毒与细胞受体的结合将病毒颗粒富集到细胞表面，同时还激活了能促进细胞侵入和病毒胞内运动的信号通路，以及产生了能加强病毒在细胞内增殖和(或)影响致病力的细胞应答。柯萨基病毒B3与它的细胞受体结合触发信号传导使受体更易于介导病毒入侵。柯萨基病毒和腺病毒的受体Car并不表达在排列于肠道和呼吸道的上皮细胞表面顶端。这个膜蛋白是紧密连接的组分，病毒不能轻易接触到它。为了进入上皮细胞，柯萨基病毒B3结合于表面受体CD55。这一结合激活Abl激酶，然后引发Rac依赖的肌动蛋白重排。这些变化使病毒移动到可以结合Car的紧密连接处，从而入侵细胞。信号转导对SV40入侵细胞也至关重要。这个病毒和它的糖脂类细胞受体GM1神经节苷脂结合后激活酪氨酸激酶，进而使微丝重排，将病毒内化入小窝中，小窝囊泡转运到内质网。在病毒进入细胞的过程中有约80种细胞蛋白激酶被激活参与调控。病毒通过受体诱导的信号转导病毒蛋白阻抑MHCI类系统在细胞表面的抗原呈递在抗原提呈的外源性途径中，蛋白可发生内化并降解成可与MHCII类分子结合的小肽,这些复合体可被运输至细胞表面，并在此被CD4+T细胞受体识别。活化的CD4+T细胞可剌激CTLs的发育并帮助协调对抗病原体的抗病毒反应。因此任何可调节MHCII分子抗原提呈途径的病毒蛋白可能都会干扰Th细胞的活化。人类巨细胞病毒US2蛋白可促进II类DR-α和DM-α分子的蛋白酶体途径降解作用。EB病毒BZLI2蛋白可与细胞内和细胞表面的MHCII类蛋白相互作用，从而阻断T细胞的活化。单纯疱疹病毒株KOS感染可导致MHCII类复合体从内质网的移除。人类免疫缺陷病毒Nef蛋白可阻止CD4和MHC分子在细胞表面的呈现。在内质网，Nef可能干扰酸化，从而影响抗原肽在MHCII类蛋白上的装载。病毒通过调控MHCII类分子的表达免疫逃逸通过干扰MHC蛋白的生成和功能而使感染持续存在

病毒观察到的表型及假定的机制RNA1型人类免疫缺陷病毒Tat蛋白引起MHC-1基因转录得降低；Vpu干扰MHC-1合成起始步骤；Nef促进MHC-1从细胞表面的内吞小鼠肝炎病毒降低特定MHC-1基因的转录水平呼吸道合胞病毒降低MHC-1基因的转录水平脊髓灰质炎病毒蛋白抑制含有MHC-1蛋白的颗粒的转运DNA腺病毒19KDa的E3gp使MHC-1维持在内质网中；降低MHC-1基因的转录水平EB病毒EBNA-4可能阻断抗原肽的合成或者其从胞质向内质网的转运；细胞表面MHC-1等位基因特异性的降低人类细胞巨化病毒US3使MHC-1维持在内质网中；US6Tap所介导的肽段的转运；US11和US2通过不同的机制将MHC-1从内质网向胞质转运；UL10减慢MHC-1从内质网中输出的速度；UL83阻抑肽段IE1的呈递单纯疱疹病毒ECP47结合Tap转运子，阻抑肽段向内质网的转运牛痘病毒降低MHC-1在细胞表面的丰度，机制不明蛋白质的泛素化是一种重要的调控机制，它指导内吞、分选和降解许多γ疱疹病毒和痘病毒编码一类具有E3泛素连接酶