流感病毒药物作用机制最新进展

流感病毒作用机理及抗流感药物研究进展

S1130556 田玉伟

摘要：流感病毒是人类健康的一大威胁。应对流感病毒的主要方式是疫苗和药物治疗。对可能大规模爆发的流感疫情来讲, 药物治疗是最好的控制流感病毒传播的手段。本文主要从流感病毒致病机理及抗流感病毒药物研究最新进展方面进行阐述。

关键词：流感病毒；抗病毒作用机制；抗流感病毒药物；

The mechanism of influenza virus and the development of anti-influenza

virus agent

Abstract : Influenza is a major threat to millions of people worldwide. Vaccines and antiviral agents are two main options available to reduce the impact of the influenza virus, while anti-influenza agents are the most effective means to prevent the transmission of the highly contagious virus and to treat the epidemics of disease. In this article, recent progress in the research of the action mechanisms and structure-activity relationships of these anti-influenza virus agents were reviewed. Keywords: influenza virus ;anti-viral mechanism;anti-influenza virus agent;

1 流感病毒生物学结构

流行性感冒病毒[1-3]（influenza virus）简称流感病毒，属正粘病毒科（orthomyxoviridae），呈球状或丝状，是一种有包膜和分节段的单链、负链RNA病毒。它可分为甲、乙、丙3型。甲型流感病毒常以流行形式出现，特点是传染性强，发病率高，传播快，可引起爆发流行乃至世界大流行，并可在动物中引起流行和造成大量动物死亡。乙型流感病毒，常引起流感局部爆发，不引起大流行。丙型流感病毒主要以散在形式出现。

流感病毒的基因由8个单链RNA片段组成，分别为NA、HA、NP、M、NS、PB1、PB2和PA基因。它们编码10种蛋白：膜蛋白血凝素（Hemagglutinin HA），神经氨酸酶（Neuraminidase NA），基质蛋白（Matrix protein1 M1，核蛋白（Nucleoprotein NP），3种RNA依赖多聚糖（RNA-dependent RNApolymerase PB1、PB2和PA）离子通道蛋白（Ion channel protein M2）和非结构蛋白（Non-structural protein NS1和NS2）。

图1 流感病毒的模型图

病毒的毒粒结构分成三层，最外层是双层类脂囊膜，来自病毒复制的宿主细胞，囊膜上均镶嵌3种由病毒基因编码的糖蛋白[4]突起，一种像三角形的细长棒，能够凝集红细胞的称血凝素（H或HA），另一种像蘑菇样的，能使病毒颗粒从凝集的红细胞表面上释放下来，称之为神经氨酸酶（N或NA），HA与NA在囊膜上的比例约为4:1；还有一个突起为M2。三种突起均插入类脂膜内并以疏水性氨基酸为锚固定在类脂膜上，可能与M1蛋白膜相接触。中间层为类脂膜下面的基质（M1）蛋白形成的一个或若干个分子厚的球形蛋白壳。里层即为裹在蛋白壳内的核壳体，呈螺旋对称，直径9 ~ 15 nm，它含核蛋白（NP）、三种多聚酶蛋白（PB1，PB2，PA）和病毒单链的RNA。

2 流感病毒感染过程[2]

由于流感病毒缺少完整的酶系统以及合成自身成份的原料和能量，因此流感病毒体在细胞外处于静止状态，基本上与无生命的物质相似，流感病毒侵入易感的宿主细胞后，靠宿主细胞的酶系统、原料和能量进行增殖来发挥其生物活性。流感病毒生命周期可人为分为以下几个阶段：流感病毒吸附、膜融合、脱壳、生物合成及释放(见图2)。带有流感病毒颗粒的飞沫吸入呼吸道后，病毒HA特异性识别宿主细膜糖蛋白受体并与之结合完成吸附；经过吞

饮进入胞浆时，病毒包膜与细胞膜融合释出病毒的单链RNA后，开始在胞浆内编码基质蛋

白、膜蛋白、HA、NA、非结构蛋白等构件，最后在内质网或高尔基体上组装成基质蛋白M 和包膜:在细胞核内，病毒RN不断复制并与核蛋白、RNA多聚酶等组建病毒核心；最终，由NA促使复制的病毒与细胞分离，进而感染附近细胞，并使大量呼吸道纤毛上皮细胞感染、变性、坏死和脱落，产生一系列临床症状。

图2 流感病毒生命周期[2]

3 流感病毒分子结构与致病机理

本文将对流感病毒蛋白，包括血凝素、神经氨酸酶、核蛋白、聚合酶蛋白及基质蛋白等进行介绍，从分子机制简要阐述流感病毒治病机理。

3.1 血凝素（HA）与流感病毒的吸附

血凝素( HA)[5,6]由病毒基因组片段4编码的，各型及亚型病毒的HA基因长度略有不同，是病毒主要的表面糖蛋白，属于典型的I 型糖蛋白，是构成流感病毒囊膜纤突的主要成分之一，为杆球形蛋白分子，大小为4 μm ×14μm ，在电镜下可形成星状聚合物。HA分子质量为75 ku ,由562～566 个氨基酸组成。HA含有信号肽、胞浆域、跨膜域和胞外域 4 个结构域。HA在适宜条件下能凝集某些动物的红细胞。HA基因在流感病毒识别靶细胞表面受体及穿膜过程中起重要作用，刺激机体产生的中和抗体可以抵抗病毒感染，还可以刺激机体产生细胞毒性淋巴细胞(CTL) 反应。因此，对HA基因编码的蛋白的研究具有重要意义。

流感病毒感染机体的第一步是通过HA识别细胞表面含唾液酸的多糖受体末端N-乙酞神经氨酸，并吸附到细胞的表面，研究发现，流感病毒的型别不同，识别的糖链受体结构不同。HA切割位点的结构及其附近的糖基化位点是决定流感病毒细胞亲嗜性和在宿主体内系统播散能力的主要因素，也是决定其对人致病性的重要因素之一。在抗原漂移和抗原转变的共同作用下，流感病毒表面糖蛋白HA和NA能够不断进化获得更高的识别唾液酸、膜融合等活性，达到HA与NA活性新的平衡，从而具有更强的感染能力。

3.2核蛋白（NP）与流感病毒宿主范围

核蛋白(NP)由病毒片段5 编码，含1494 个核苷酸，编码498 个氨基酸，即NP蛋白，分子量为56 kD。NP富含精氨酸、甘氨酸和丝氨酸残基。pH6.5 时带正电荷。NP具有型特异性，主要决定宿主范围。NP是螺旋形核衣壳的主轴，与RNA片段及各种聚合酶相连，在感染的细胞或病毒体中以磷酸化形式存在。在A型流感病毒的编码基因中，NP基因较为保守，氨基酸差别不超过11%。可作为不同亚型流感病毒分子诊断的靶基因。

NP 蛋白包裹着病毒的基因组，保护vRNA免受RNA酶的降解。在病毒复制早期，NP 蛋白与病毒的RNA及多聚酶结合形成复合体（ribonucleoprotein complexes，RNPs）通过NP蛋白与RNA、其他病毒蛋白成分及感染细胞上某些大分子之间的相互作用，影响病毒的转录、复制、装配及转运功能，这都是病毒感染和致病的重要机制[7]。

3.3非结构蛋白（NS）与流感病毒的致病性[8,9]

非结构蛋白(NS) 有2个阅读框，分别编码NS1 和NS2。NS1 是线性mRNA编码产物，有202～207 个氨基酸，分子质量约为2.5万。NS2 由剪接的mRNA转录而来，有121 个氨基酸，分子质量约为1.2万。此外，NS1 蛋白还有2个核定位信号区，第一个信号区位于34～38位氨基酸，非常保守，其顺序为Asp-Arg- Leu-Arg –Arg，所有的A型流感病毒均有该区；第二个信号区位于203～237位氨基酸，并非所有的A型流感病毒都含有该区。

在流感病毒感染宿主细胞时，NS蛋白的主要通过以下几个方面起作用：一为抑制宿主蛋白的合成。其机制可能有：NS1 蛋白通过其RNA结合区与异源RNA结合而影响宿主基因的转录及转录后加工过程。或者NS1 蛋白能与宿主的多种蛋白直接相互作用，并产生生理活性，在转录、转录后加工及翻译水平上影响宿主蛋白的表达；二下调细胞凋亡，NS1 蛋白能够下调感染细胞凋亡，可能是通过抑制PKR-IFN 途径和PI3K 激活途径来实现的；三拮抗干扰素的形成[10]，NS1蛋白能通过多种机制抑制IFN2α/β的产生和释放，这主要与