禽流感病毒生物學特性與基因組結構

何雯雯

摘 要 禽流感 （Avian Influenza，AI） 是由A型流感病毒（Avian Influenza Virus，AIV）的各種亞型引起的禽類疾病綜合征，幾乎所有的野生及家養禽類都可感染。根據病毒毒力的不同，可將其分為高致病性禽流感（Highly Pathogenic Avian Influenza，HPAI）、低致病性禽流感（Low Pathogenic Avian Influenza，LPAI）和非致病性禽流感三大類。HPAI被世界動物衛生組織（OIE）標為通報疫病，在我國為A類動物疫病。根據病毒粒子表面的兩個關鍵蛋白—血凝素（HA）和神經氨酸酶（NA），可將其分為18個HA亞型和11個NA亞型。其中感染人的主要是H5N1、H9N2、H7N7亞型，感染禽類的主要是H5N1、H9N2亞型，感染豬的主要是H1N1、H3N2亞型。

關鍵詞 禽流感病毒；基因組結構

1 AIV的生物學特性

禽流感病毒屬于正粘病毒科，A型流感病毒屬，呈單股負鏈RNA病毒，AIV具有多種形態，只有典型的病毒粒子呈球形，直徑大約是80—120nm，平均為100nm。有的病毒在初次分離時呈長絲狀，且長短不一，但是經雞胚或細胞連續傳代培養后可變為球形。AIV具有血凝性，能凝集多種動物的紅細胞。病毒的結構由內而外分為三部分：核心、基質蛋白和胞膜。病毒的核心由核衣殼蛋白（NP）、四種聚合酶蛋白（PB1、PB1-F2、PB2、PA）和8個負鏈單鏈RNA片段組成；基質蛋白位于病毒胞膜與核心之間，抗原性穩定；胞膜表面有兩種病毒編碼的糖蛋白纖突，分別為HA和NA，變異性高，是流感病毒亞型分類的依據。

AIV對乙醚、氯仿等有機溶劑和消毒劑較為敏感，溫度和濕度對AIV的影響較大，低溫下保存的AIV具有較好的穩定性，-70℃下可長期保存，且病毒活力不發生明顯的變化，4℃能保存數周，56℃加熱30min，70℃僅加熱數分鐘基本可使病毒喪失活性。干燥的環境有利于AIV的存活。紫外線照射可迅速使HA和NA 的活性喪失，近而破壞其感染性。

2 病毒的基因組結構

AIV為分階段的單股負鏈RNA病毒，基因組全長約13.6kb，由8個獨立的RNA片段組成，分別以片段1，2，3—8來命名，共編碼11中蛋白質，包括PB1、PB1-F2、PB2、PA、HA、NA、NP、M1、M2、NS1、NS2。AIV基因組中所有片段的5端的1前13個核苷酸序列（HO-UCGUUUUCGUCC）和3端的前12個核苷酸序列（GGAACAAAGAUGAPPP）高度保守。此外，靠近3端的第四個氨基酸有的毒株是U，有的是C。在這些共同的序列中，有部分序列可以反向互補，這一點對病毒RNA的復制很重要，在每一節段靠近5端15-21核苷酸處有一保守區，其序列為poly U，這一保守區在病毒mRNA合成時是產生poly A的信號。

片段1-3編碼RNA聚合酶中的PB1、PB1-F2、PB2、PA，它們是病毒粒子中分子量最大的蛋白質，PB1是由片段2編碼的，含有757個氨基酸，主要功能是延長開始合成的病毒的mRNA。此外，PB1在模板RNA（cRNA）和病毒RNA（vRNA）的合成過程中，也起延伸、增長的作用。PB1-F2是由PB1基因編碼的，通過對近2000株的A型流感病毒的序列比對發現，約有87%以上的病毒的PB1-F2含78個以上的氨基酸。PB1-F2的主要功能是誘導細胞凋亡，降低抗原的遞呈性和免疫應答水平。PB2是由片段1編碼的，含有759個氨基酸，主要功能是在病毒mRNA轉錄的過程中，識別結合在5端帽子結構，同時還具有限制性內切酶的活性。PA是由片段3編碼的，含有716個氨基酸，PA與PB1、PB1-F2、PB2共同構成聚合酶復合體，但其在病毒RNA合成過程中的具體作用尚不清楚。

血凝素蛋白（Hemagglutinin，HA）是由片段4編碼的，約含有562個氨基酸，是典型的Ⅰ型糖蛋白，含有四個結構域：信號肽、胞漿域、跨膜域和胞外域，是病毒粒子表面含量最豐富的蛋白，具有高度的免疫原性。HA的主要功能之一是幫助病毒穿透宿主唾液酸之類的細胞受體，介導病毒的吸附與穿膜，啟動病毒感染過程；另一重要功能是幫助病毒穿透宿主的細胞膜以及改變抗原性，從而逃脫宿主的免疫監視。HA與膜結合形成的同聚物形成頭桿狀大釘子般的結構。轉譯后的HA0能被宿主的胰酶裂解成HA1和HA2兩個亞單位，HA的裂解是病毒獲得感染的先決條件。

神經氨酸酶（Neuraminidase，NA）由片段6編碼，約含有453個氨基酸，屬于Ⅱ類糖蛋白，即氨基端在囊內而羧基端在囊膜外，與HA正好相反。NA的一級結構包括四個區域，即氨基端胞漿尾、非極性跨膜區、莖部和頭部序列。NA亞單位為四聚體，由四個單體NA組成，呈蘑菇狀。

核蛋白 （Nucleoprotein，NP）由片段5編碼，是構成核衣殼的主要成分，具有型特異性。根據NP抗原性的不同，可以將流感病毒分為A型、B型、C型。針對NP的單克隆抗體不能給動物提供被動保護，用提純的NP免疫動物所產生的抗感染能力很微弱，但NP是細胞毒性淋巴細胞（Cytotoxic lymphocyte，CTL）識別的主要抗原。

基質蛋白（Matrix protein，M）是由基因組片段7編碼的，是病毒粒子中含量最大的蛋白質，約占蛋白總量的30%。片段7有2個閱讀框，可轉錄出2個mRNA，分別翻譯M1和M2兩種蛋白質。M1由252個氨基酸組成，位于病毒囊膜的類脂雙層內側、核衣殼的外側，能維持病毒粒子的形態，調節病毒轉錄酶的活性，此外，M1在子代病毒粒子裝配過程中也發揮重要作用。M2作為一種離子通道，主要在病毒脫殼時酸化病毒粒子的內部環境。

非結構蛋白（Non-structural protein，NS）由片段8編碼，片段8也具有兩個閱讀框，編碼兩種蛋白質即NS1和NS2，主要存在于胞漿內。序列分析表明，NS1和NS2有70個氨基酸的重疊，并且在N端有9個相同的氨基酸。非結構的蛋白的功能機制尚不清楚，可能在病毒復制過程中起一定作用，NS2還可能調節非結構蛋白合成的作用。