第二节　甲型肝炎病毒分子病毒学

一、甲型肝炎病毒基因组结构

用于研究HAV基因组的是野毒株HM-175，该毒株分离自澳大利亚的一次急性暴发流行，随后在狨猴进行了3次传代，用于cDNA克隆的HM175是从患有急性肝炎的狨猴肝脏纯化的，从未进行过细胞培养。HAV基因组长度为7 478bp，为单股线状正链RNA，由1个5'端非编码区（NCR）、1个开放阅读框（open reading frame，ORF）和 1个 3'-NCR 组成，还带有 1个 poly（A）尾。HAV HM175株的核苷酸组成为：2188A、2459T、1202C、1629G，G+C 含量很低，仅为38%，低于其他小RNA病毒。5'端非编码区的G+C含量为47%，高于基因组的其他区域。

二、甲型肝炎病毒基因组结构及编码蛋白

（一）5'端非编码区

5'端非编码区（5'-noncoding region，5'-NCR）是 HAV 基因组的起始区，又称非翻译区（nontranslated region，NTR；untranslated region，UTR），全长为 734bp，约占整个基因组的1/10。5'-NCR不仅片段长度很长，而且具有高度有序的结构，在HAV基因组的翻译过程中具有重要作用。翻译的起始是5'端非编码区的内部核糖体进入位点（internal ribosome entry sites，IRES）直接与40S核糖体结合。通过HAV在不同细胞株的适应生长发现5'端非编码区的序列对决定病毒宿主细胞的范围有着至关重要的作用。HAV的快速生长和5'-NCR以及2B、2C区的突变有着很大的关系。另有研究表明，即使仅仅在5'-NCR存在突变就可使HAV快速复制。

（二）P1区

P1区可进一步分为1A、1B、1C、1D 4个区，分别编码4种病毒衣壳蛋白。1A（nt735～803）编码 VP4，1B（nt804～1469）编码 VP2，1C（nt1470～2207）编码 VP3，1D（nt2208～3107）编码VP1。HAV颗粒的4个衣壳蛋白由VP1～VP4组成，其中VP1最大，VP2和VP4则是由共同的前体VP0中派生出来的，VP2有一丝氨酸残基，VP0被催化裂解成VP2和VP4，是小RNA病毒成熟的最后一步。

（三）P2区

P2区编码3种非结构蛋白，即2A、2B和2C。

1.2A蛋白

VP1-2A是嗜肝病毒所特有的。它与VP0和VP3相结合形成HAV颗粒形态发生的第一个中间体即五聚体，随后在形态发生的后期，VP1-2A被加工为成熟的VP1衣壳蛋白。

2.2B和2C蛋白

HAV 2B、2C、2BC具有与细胞内膜结合的特性，诱导这些膜结构重排，显著提高细胞膜通透性。HAV 2C和2BC属于整合膜蛋白，而2B以周围蛋白的形式和细胞膜结合。对于2B和2C有效释放到作为HAV RNA复制位点的细胞膜上，需要2BC和3ABC的作用。2C对细菌的生长和蛋白合成有抑制作用，但对宿主细胞的蛋白合成的影响仍不清楚。这两种蛋白在病毒RNA复制过程中具有重要作用，并且在宿主依赖过程中有重要意义。

（四）P3区

HAV P3区编码3A、3B、3C和3D蛋白。3A蛋白的一段21个疏水氨基酸残基锚定细胞膜。致细胞病变的HAV FG株的3A蛋白可引起对大肠埃希菌细胞膜的穿孔和通透性改变，这一作用依赖于其N端和C端的带电荷氨基酸。3B蛋白为病毒基因组连接蛋白（viral genome-linked protein，VPg）。该蛋白又称引物蛋白（primer protein），与病毒基因组的 5'-NCR的5'端结合，具有启动病毒RNA复制的作用。3C蛋白是HAV编码的唯一的蛋白加工酶，将HAV基因组编码单一的多聚蛋白进行剪切加工成为具有功能的结构和非结构蛋白。HAV 3D蛋白与其他小RNA病毒的3D蛋白具有很高的氨基酸序列同源性，是RNA依赖的RNA聚合酶。

（五）3'-NCR

3'-NCR位于编码区之后，长度为63个核苷酸，后接一多聚A尾，可能与HAV RNA的稳定性有关。

三、甲型肝炎病毒复制周期

HAV主要通过粪-口途径传播，且该病毒耐酸，因此它有可能经过胃，并在肠的较低部位复制，然后转运到肝脏——复制的主要场所。与其他小RNA病毒一样，HAV是一种器官特异性极强的病毒。

病毒吸附在敏感的宿主细胞表面是启动感染的第一步，也是决定病毒感染成功与否的关键环节。HAV的吸附依赖病毒表面的特异性吸附蛋白与易感细胞表面的受体的相互作用。病毒进入宿主细胞的过程，即病毒侵入，是病毒感染的第二阶段。病毒感染性核酸从衣壳内释放出来的过程称为脱壳。小RNA病毒的脱壳与侵入是同步进行的，毒粒表面的吸附蛋白与细胞受体结合后，随即引起毒粒发生构型改变和衣壳膨胀，并导致VP4脱离毒粒，VP1暴露出疏水性的N末端，于是VP1的疏水性N末端与细胞膜相互作用构成膜通道，并由这一膜通道释放病毒基因组RNA到细胞质中。HAV虽然是小RNA病毒，但可能有不同的侵入方式，可能通过受体介导的细胞内吞实现侵入。HAV在感染后4h发生毒粒的脱壳。细胞内吞所形成的酸性环境，或者在钙离子的介导下（钙离子在体外能使HAV颗粒不稳定），使HAV暴露出疏水基团，造成病毒构型的变化，引起脱壳，释放出病毒RNA基因组至细胞质中。如上所述，HAV基因组5'端连接有病毒蛋白VPg，这种病毒特异性蛋白对稳定病毒核酸构型、保护病毒核酸免遭细胞内的核酸酶的破坏以及随后的转录起始都是非常重要的。

HAV基因组RNA能够直接作为编码合成蛋白质的模板即mRNA，属于是正单链RNA（+ssRNA）。HAV基因组的复制过程先以病毒基因组RNA为模板，复制形成互补的负单链RNA（-ssRNA）。再由-ssRNA合成子代+ssRNA。新合成的子代+ssRNA具有3种功能：①作为mRNA进行翻译，产生更多的病毒蛋白；②作为模板合成-ssRNA；③作为子代病毒基因组进行包装。HAV基因组复制和衣壳蛋白合成后，装配成病毒颗粒，释放至细胞外。

四、甲型肝炎病毒基因分型

目前已知HAV只有一个血清型，但通过HAV基因序列分析，发现有若干基因型。1991年Robertson用HAV VP1区的247个碱基的不同片段作为分段标准，将来自世界不同地区的22株HAV分为3个基因型（Ⅰ～Ⅲ型）。继之1992年他又对全球29个国家的152株HAV进行分型，以VP1/2A连接区（含168个核苷酸）的不同序列作为基因型分类标准，结果发现HAV可以分为7个基因型（Ⅰ～Ⅶ型）。其中人类HAV（hHAV）有4型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型），非人灵长类HAV（sHAV）也有4型（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型）。Ⅲ型为hHAV与sHAV所共有。此外，Ⅰ型和Ⅲ型还可以分为2个亚型，即ⅠA和ⅠB，ⅢA和ⅢB。

我国属于HAV高流行区，基因型分布为ⅠA亚型，由于分型株数尚少，是否存在其他基因型和亚型尚不清楚，有待进一步研究。

五、甲型肝炎病毒的变异

HAV的变异主要有自然变异、细胞培养变异及减毒变异。HAV自然变异常发生在HAV衣壳蛋白区的一些高度变异的氨基酸位点上。HAV野毒株在自然复制过程中在上述位点发生基因变异，并可以逃避某些单克隆抗体的中和作用。主要发生在P1区，其中VP1和VP3区变异较多见。HAV氨基酸的变异常发生在VP3的65、70和VP1的102、105、174、178和221位，而VP3的70位几乎在所有的HAV株中都存在变异。Funkhouser等将在非洲绿猴肾（AGMK）细胞上培养生长的HAV-175株，转种到MRC-5细胞上培养，然后进行核苷酸序列比较分析，发现该转种株（适应株）有13个核苷酸发生变异。其中有4个在5'非编码区，9个在编码区，Cohen等对HAV野毒株HM-175和减毒株HM-175/7MK5的cDNA核苷酸序列进行比较，发现有24个核苷酸发生变异，并导致12个氨基酸发生了变异。其中5'非编码区有7个核苷酸发生变异，P1、P2和P3区分别有3个、8个和5个核苷酸发生变异；3'端非编码区有一个核苷酸变异，因而认为HAV的减毒是由于其基因组中相对小量的核苷酸改变所致。

（林旭）