肠道病毒enterovirus

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病,大多可在细胞培养上生长。
3、埃可病毒(ECHOV ) 包括1~9,11~27,
29~33型。共31个型。是由麻痹或非麻痹患者 粪便经细胞培养分离得到。对新生小鼠和猴无致 病性。
4、新肠道病毒 包括68,69,70和71型。1969年后 分离的病毒不再划分poliov、 coxv 、ECHOV,而 是简单的以连续的数字进行命名
随后由成熟酶将VP0进一步裂解成VP4 (1A)和VP2(1B),此时病毒颗粒成熟 释放。
大多数小RNA病毒的释放在病毒感染细胞 后5-10h。
(四)病毒释放与致细胞病变
爆破式释放二种颗粒, 一种为完整病毒(称为N或D抗 原); 另一种为无RNA的空颗粒(称NEC natural empty cqpsid 或NTC, natural top component)。
P1区在5’ 端 ,编码病毒的结构蛋白,先切成3 个蛋白
1AB(34KD)
1C(26KD)
1D(34KD)
1AB在毒粒成熟时再切成1B(30KD)、1A (7KD)衣壳蛋白
衣壳蛋白P1在蛋白酶水解后成为
VP1 (1D) VP2 (1B) VP3 (1C) VP4 (1A)
P2区编码非结构蛋白,切割成 2A 2A为tyr-gly特异性蛋白酶 2B 2C
心肌炎、腹泻等。
6、 有67个血清型,分型的主要依据为交叉中和试验和交
叉补体结合试验。
一、生物学性状
肠道病毒为裸露病毒,由核酸和蛋白质衣壳组成, 核衣壳呈20面体立体对称,直径24-30nm,蛋白质衣壳 厚3nm,衣壳由60个亚单位组成,每个亚单位含有4种 主要衣壳蛋白:
VP1(34KD-1D) VP2(30KD-1B) VP3(26KD-1C) VP4(7KD-1A)
共同特征:
1、病毒体呈球型,直径为24~30nm,20面体对 称 结构,
无包膜; 2、基因组为单正链RNA,RNA具感染性; 3、在宿主细胞浆内增殖,迅速引起细胞病变; 4、耐乙醚,耐pH 3.5,56 ℃,30 min灭活
对紫外线、干燥敏感; 5、粪-口传播,临床表现多样化,如麻痹、无菌性脑炎、
一 5’NCR
1、病毒基因组5’端不具一般真核细胞mRNA 的帽子结构,其末端的组成为pUp,并共价结 合一个小分子的蛋白VPg。
● VPg分子量位2.4x103 ,由22-27个氨基酸组
成,它通过tyr(酪氨酸)苯环中的羟基以磷 酸二脂键的形式连接于病毒RNA 5’端pUp(尿 苷)上,以代替5’端的帽子。
各属病毒的5’ NCR较保守,因此利用这一特 点进行核酸分子杂交,或PCR扩增作快速诊 断。
Polio V Ⅲ Sabin减毒株这一区域 第472位核苷酸由C→U后,可使其致神经 系统病变的能力增强
这一区域与脊髓灰质炎毒株对温度 的敏感性以及病毒感染后阻断细胞合成 细胞的蛋白有关。
(二)3’ NCR
生物合成开始以对数增殖方式复制病毒 RNA,直到每个细胞内约有4x105分子。
(三)装配
成熟病毒衣壳蛋白每个亚单位中含VP1、 VP2、VP3、VP4共60个亚单位为160S
在病毒RNA未进入衣壳时称原衣壳由 VP0、VP1、VP3组成的60个亚单位为80S
最初的5聚体由1AB、1C、1D为14S
polio病毒VP1吸附受体后,VP4蛋白可从衣 壳内部突出于表面, VP4 是位于组成病毒五 邻体中央部分的亚单位。RNA释放入胞浆是通 过五邻体中央部分突破衣壳的, VP4由埋在病 毒衣壳的内部而向外突起有利于病毒RNA的脱 衣壳及释放。

六邻体


五邻体
穿入脱壳
肠道病毒的穿入脱壳在受体连接于 病毒颗粒后触发病毒结构发生改变,失 去VP4而释放病毒的RNA,使其进入细胞 内,失去VP4的病毒颗粒对蛋白水解酶敏 感。
在DI颗粒中缺损的常是晚期基因。所有存 活的DI突变株都保存它们的早期功能,特 别是复制酶。
肠道病毒的复制中生物合成特点
1、+SSRNA,基因组可作为mRNA 翻译出大分子蛋白, 10-15min。
2、有复制中间型 3、以互补负链作模板合成与原始病毒相同的病毒SSRNA ,合成一条SSRNA仅需45秒。直至每个细胞内有约
负链再作为模板合成一条与原始病毒RNA 一样的正链。合成一条病毒RNA仅需45s。
从细胞核糖体上分离到的病毒 RNA 5’端没有VPg,表明作为mRNA的 核酸5’端去除VPg。所有病毒RNA 5’ 端有VPg、推测VPg可作为RNA复制的 引物。
5’端接VPg,3’端连接poly(A)的病毒RNA 作为模板,形成复制中间型,新的病毒RNA复 制又开始,复制出新的子代RNA,如此毒
肠道病毒 enterovirus
在人和动物肠道增殖并从粪便排 出。
属小RNA病毒科,肠道病毒 属。
人类肠道病毒有67个血清型
小RNA病毒科
已知是最小的动物RNA病毒
包括
鼻病毒属 肠道病毒属 口疮病毒属 心脏病毒属 嗜肝病毒属
小RNA病毒
人类肠道病毒种类
“袢”状结构,“袢”的突变可降低病毒结合或复制,故其 二 级结构有一定意义。
3、不同属的小RNA病毒(如心脏病毒、口疮
病毒、肠道病毒)的5’ NCR核苷酸形成二级结 构模式不同,故各属病毒RNA分别需要特异的 启动因子,以启动蛋白质的合成。不同宿主细 胞内有不同的启动因子,故各属病毒可分别有 不同的宿主范围。
三 病毒的增殖
肠道病毒的一个复制周期约5-10小时,一个感 染性病毒粒子在正常情况下可产生成千上万的子 代病毒,但只有一部分,约1/1000的新病毒颗粒 具有感染性。
(一)病毒吸附于受体
已知polio病毒受体蛋白是细胞膜上的完 整蛋白,polio Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型有共同受体为免疫 球蛋白家族的一员,受体基因已被克隆称为PVR (polio virus receptor)。polio病毒仅感染人 和猴细胞,但感染性核酸没有宿主范围限制。
结构蛋白功能 ♦VP1、VP2、VP3均暴露在病毒衣壳的表面,
带有可诱生中和抗体产生的中和抗原位点;
♦VP1 还与病毒吸附到细胞表面的特异受体 有关。
♦VP4位于衣壳的内部,在维持病毒的空间构 型上可能起重要作用。 VP1与受体结合后, VP4 即被释出,衣壳松动,病毒基因组脱壳穿入。失 去VP4的病毒对蛋白酶水解作用敏感。
病毒感染后,很快阻断或关闭了宿主细胞核酸 及蛋白质的合成,至于为何病毒可抑制宿主细 胞的蛋白合成而又不阻断病毒蛋白的合成,其 机理不太清楚。
可能由于病毒mRNA 5’端和其宿主细胞的 mRNA 5’端帽状结构不同。
2A蛋白的作用。
小RNA病毒的DI颗粒
在高浓度病毒的传代过程中可产生DI。 Polio病毒DI颗粒的RNA可短至30%,缺损 发生在RNA分子5端的一半。
它们可引起一个连锁式的蛋白水解作用,十分 特殊。这3个酶可将病毒编码的大分子蛋白最终裂 解成11个片段(在有前导蛋白L的病毒则可裂解成 12个片段)的小分子蛋白。
裂解使病毒蛋白的最终产物总数超过了病毒 RNA所能编码蛋白的10倍左右,这也是病毒利用 有限的基因扩大其编码蛋白的一种特殊现象。
最先发生的是由P2区的2A蛋白酶进行,这一 ‘早期”蛋白断裂是由2A在2AN端及衣壳蛋白间断
(二)生物合成
包括两个方面: 病毒蛋白合成 病毒核酸复制
病毒蛋白合成 作为正链RNA病毒,其基因组可作为mRNA而翻 译出大分子蛋白质,一般这一过程只需1015min。
病毒核酸复制
由病毒编码的3D蛋白(RNA合成酶)参与 病毒RNA复制,通过形成复制中间体,其含有 病毒的正链RNA和由此为模板复制的6-8条互补 负链。
3’ 端也有NCR,但很短,仅为50-100个左右 核苷酸,
● 脊髓灰质炎病毒72个,甲肝病毒63个,
是复制过程中合成负链所必需的。 在该区插入一个8个核苷酸的片段后,可使病 毒表型改变为ts变异株
3’ NCR下游为poly(A)尾,可加强病毒的感染 性,各种病毒的poly(A)尾长短不一:
脊髓灰质炎病毒62个(A) 口疮病毒的100个(A) 心脏病毒仅有35个(A) 当poly A较短时,则RNA分子的感染性相对较 低,如果在3’ 端除去聚A尾,感染性便损失。
裂,成为1ABCD。这一蛋白前体再经过以后形
成的蛋白酶3C逐步断裂成VPo、VP3及VP1。
VP0是最迟发生断裂的蛋白,又称为‘成熟”断 裂,即仅当病毒RNA已包装入蛋白衣壳后,VP0 方可断裂成VP4与VP2 (酶尚未确定)。 VP4的 N端甘氨酸豆蔻酸化。VP1-VP4 组成病毒衣壳蛋 白的亚单位,并按一定形式组成立体对称,
3C 是很重要的蛋白酶,在连锁水解蛋白的 反应中,除2A的“早期”作用及“成熟”断裂作用 不是蛋白酶的作用外,其它均是3C蛋白酶的功 能。
3C的分子量为16780-19669,其N端裂解部位 为QG12(谷氨酰胺-甘氨酸),C端为QG12或 YG8(酪氨酸-甘氨酸)
病毒编码的3个蛋白酶:
♦2个酶分别位于P2、P3及P3裂解后形成的3C, ♦另一个在病毒成熟时将VP。断裂成VP2、VP4, 可能在衣壳蛋白内。
(三)编码区
是一个开放读码框架(ORF),编码约 2200个氨基酸的一个大分子前蛋白(或蛋白前 体, polyprotein),需经多次切割成结构蛋 白或病毒酶。根据其功能分别称为P1、P2、P3 区。
基因组编码序列按功能可以分为三部 分,5’ -P1-P2-P3-3’ ,再经蛋白酶水解成各 种最终产物。
1、脊髓灰质炎病毒(poliov) 有1、2、3三型 1型为常见的流行型别; 2型与地方性流行有关; 3型的流行也较多见。 该组病毒可使猴致病,在细胞培养上也能生长。但
不能使新生小鼠致病。
2、柯萨奇病毒(coxv ) 分A、B两组 A组包括 1~22,24型;引起新生小鼠松弛性麻痹 B组包括1~6型;引起新生小鼠痉挛麻痹 该组病毒不能感染成年鼠,极少数型别可使猴致
完整病毒颗粒在生理盐水中56℃,2-3min,RNA 被释放出来,成为空衣壳,称为H抗原(Heated)。
这种颗粒缺少VP4,并且不能吸附于靶细胞, 曾发现N完整病毒与恢复期患者血清反应较好 。 而NEC自然空壳体则与急性期患者血清更易发生反 应。
自然存在的空壳体的意义值得进一步探讨。 这类研究目前被更现代化的重组表达各种VP多肽 所取代。
病毒的装配过程较为复杂
第一步 5个未分割的P1蛋白互相凝集, P1蛋白前体切割后形成5个形状相同的凝 集体,即五聚体(pentamer),由VP0、 VP3、VP1组成,五聚体分布于二十面体 的12个顶角形成原衣壳,故成12X5=60个 亚单位。
原衣壳即具有接受RNA 分子的能力以形 成前毒粒。
当进入5’VPg- 3’AAA VRNA后,组装成无 感染性的前病毒颗粒
二 病毒的基因组及编码的蛋白
为单正链RNA呈线状,7.4kb,两端为保守NCR, 在肠道病毒中同源性高,中间为连续开放读码框 架。
5’NCR—中间为ORF—3’NCR 小RNA病毒的单链RNA具有感染性,如果在3’ 端去除聚(A) 尾,感染性便消失。相反,在5’ 端的蛋白,对感染力不重要,它在宿主细胞中, RNA翻译以前,就与之分开。
P3区编码非结构蛋白,切成 3A 3B VPg 3C gln-gly特异性蛋白酶 3D RNA多聚酶
2A蛋白酶发挥“早期”蛋白断裂作用,此外2A蛋 白还与阻断宿主细胞的蛋白合成有关。
对于2B蛋白的作用尚不了解,但其基因与决定宿 主范围有关。
2C基因很保守。用定位点突变方法分析这两个 区域,提示2C和2B蛋白均参与RNA的合成,但确切 功能还有待研究。
● VPg是一种碱性蛋白,等电点>9.4, 由病毒基因组的3’端P3区所编码。 ● VPg在启动小RNA病毒科RNA的合成, 以及将基因组RNA包装成完整病毒中起重 要作用,而病毒mRNA的5’端无VPg。
如果去除VPg,病毒RNA仍具有感染 性,因为从病毒RNA可以重新合成VPg。
2、 5’端有较长的NCR: 脊髓灰质炎病毒为743个核苷酸 甲型肝炎病毒734个核苷酸 口疮病毒可长达1200个核苷酸 鼻病毒5’ NCR与人肠道病毒5’ NCR区有600个核苷 酸序列相同 这一区在肠道病毒中另有可形成由140碱基组成
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