禽流感病毒生物学特性与基因组结构

何雯雯

摘 要 禽流感 （Avian Influenza，AI） 是由A型流感病毒（Avian Influenza Virus，AIV）的各种亚型引起的禽类疾病综合征，几乎所有的野生及家养禽类都可感染。根据病毒毒力的不同，可将其分为高致病性禽流感（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类。HPAI被世界动物卫生组织（OIE）标为通报疫病，在我国为A类动物疫病。根据病毒粒子表面的两个关键蛋白—血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA），可将其分为18个HA亚型和11个NA亚型。其中感染人的主要是H5N1、H9N2、H7N7亚型，感染禽类的主要是H5N1、H9N2亚型，感染猪的主要是H1N1、H3N2亚型。

关键词 禽流感病毒；基因组结构

1 AIV的生物学特性

禽流感病毒属于正粘病毒科，A型流感病毒属，呈单股负链RNA病毒，AIV具有多种形态，只有典型的病毒粒子呈球形，直径大约是80—120nm，平均为100nm。有的病毒在初次分离时呈长丝状，且长短不一，但是经鸡胚或细胞连续传代培养后可变为球形。AIV具有血凝性，能凝集多种动物的红细胞。病毒的结构由内而外分为三部分：核心、基质蛋白和胞膜。病毒的核心由核衣壳蛋白（NP）、四种聚合酶蛋白（PB1、PB1-F2、PB2、PA）和8个负链单链RNA片段组成；基质蛋白位于病毒胞膜与核心之间，抗原性稳定；胞膜表面有两种病毒编码的糖蛋白纤突，分别为HA和NA，变异性高，是流感病毒亚型分类的依据。

AIV对乙醚、氯仿等有机溶剂和消毒剂较为敏感，温度和湿度对AIV的影响较大，低温下保存的AIV具有较好的稳定性，-70℃下可长期保存，且病毒活力不发生明显的变化，4℃能保存数周，56℃加热30min，70℃仅加热数分钟基本可使病毒丧失活性。干燥的环境有利于AIV的存活。紫外线照射可迅速使HA和NA 的活性丧失，近而破坏其感染性。

2 病毒的基因组结构

AIV为分阶段的单股负链RNA病毒，基因组全长约13.6kb，由8个独立的RNA片段组成，分别以片段1，2，3—8来命名，共编码11中蛋白质，包括PB1、PB1-F2、PB2、PA、HA、NA、NP、M1、M2、NS1、NS2。AIV基因组中所有片段的5端的1前13个核苷酸序列（HO-UCGUUUUCGUCC）和3端的前12个核苷酸序列（GGAACAAAGAUGAPPP）高度保守。此外，靠近3端的第四个氨基酸有的毒株是U，有的是C。在这些共同的序列中，有部分序列可以反向互补，这一点对病毒RNA的复制很重要，在每一节段靠近5端15-21核苷酸处有一保守区，其序列为poly U，这一保守区在病毒mRNA合成时是产生poly A的信号。

片段1-3编码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质，PB1是由片段2编码的，含有757个氨基酸，主要功能是延长开始合成的病毒的mRNA。此外，PB1在模板RNA（cRNA）和病毒RNA（vRNA）的合成过程中，也起延伸、增长的作用。PB1-F2是由PB1基因编码的，通过对近2000株的A型流感病毒的序列比对发现，约有87%以上的病毒的PB1-F2含78个以上的氨基酸。PB1-F2的主要功能是诱导细胞凋亡，降低抗原的递呈性和免疫应答水平。PB2是由片段1编码的，含有759个氨基酸，主要功能是在病毒mRNA转录的过程中，识别结合在5端帽子结构，同时还具有限制性内切酶的活性。PA是由片段3编码的，含有716个氨基酸，PA与PB1、PB1-F2、PB2共同构成聚合酶复合体，但其在病毒RNA合成过程中的具体作用尚不清楚。

血凝素蛋白（Hemagglutinin，HA）是由片段4编码的，约含有562个氨基酸，是典型的Ⅰ型糖蛋白，含有四个结构域：信号肽、胞浆域、跨膜域和胞外域，是病毒粒子表面含量最丰富的蛋白，具有高度的免疫原性。HA的主要功能之一是帮助病毒穿透宿主唾液酸之类的细胞受体，介导病毒的吸附与穿膜，启动病毒感染过程；另一重要功能是帮助病毒穿透宿主的细胞膜以及改变抗原性，从而逃脱宿主的免疫监视。HA与膜结合形成的同聚物形成头杆状大钉子般的结构。转译后的HA0能被宿主的胰酶裂解成HA1和HA2两个亚单位，HA的裂解是病毒获得感染的先决条件。

神经氨酸酶（Neuraminidase，NA）由片段6编码，约含有453个氨基酸，属于Ⅱ类糖蛋白，即氨基端在囊内而羧基端在囊膜外，与HA正好相反。NA的一级结构包括四个区域，即氨基端胞浆尾、非极性跨膜区、茎部和头部序列。NA亚单位为四聚体，由四个单体NA组成，呈蘑菇状。

核蛋白 （Nucleoprotein，NP）由片段5编码，是构成核衣壳的主要成分，具有型特异性。根据NP抗原性的不同，可以将流感病毒分为A型、B型、C型。针对NP的单克隆抗体不能给动物提供被动保护，用提纯的NP免疫动物所产生的抗感染能力很微弱，但NP是细胞毒性淋巴细胞（Cytotoxic lymphocyte，CTL）识别的主要抗原。

基质蛋白（Matrix protein，M）是由基因组片段7编码的，是病毒粒子中含量最大的蛋白质，约占蛋白总量的30%。片段7有2个阅读框，可转录出2个mRNA，分别翻译M1和M2两种蛋白质。M1由252个氨基酸组成，位于病毒囊膜的类脂双层内侧、核衣壳的外侧，能维持病毒粒子的形态，调节病毒转录酶的活性，此外，M1在子代病毒粒子装配过程中也发挥重要作用。M2作为一种离子通道，主要在病毒脱壳时酸化病毒粒子的内部环境。

非结构蛋白（Non-structural protein，NS）由片段8编码，片段8也具有两个阅读框，编码两种蛋白质即NS1和NS2，主要存在于胞浆内。序列分析表明，NS1和NS2有70个氨基酸的重叠，并且在N端有9个相同的氨基酸。非结构的蛋白的功能机制尚不清楚，可能在病毒复制过程中起一定作用，NS2还可能调节非结构蛋白合成的作用。