一文读懂五种肝炎病毒的结构与生命周期

什么是肝炎病毒？常见研究类型有哪些？本文提供哪些内容？

肝炎病毒是一类主要影响肝脏的病毒，包括甲型肝炎病毒（HAV）、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）、丁型肝炎病毒（HDV）和戊型肝炎病毒（HEV）。HAV 和 HEV 主要与粪口传播相关，而 HBV、HCV 和 HDV 主要通过感染者的血液或体液传播。这些病毒在基因组类型、感染结局、生命周期和病毒蛋白组成方面存在差异。在五种主要肝炎病毒中，HBV 是唯--一-的 DNA 病毒，而 HAV、HCV、HDV 和 HEV 均为 RNA 病毒。

本文概述了 HAV、HBV、HCV、HDV 和 HEV 的主要特征、生命周期、病毒蛋白以及相关科研产品，可为病毒学、感染性疾病、肝脏疾病及宿主-病毒相互作用研究提供支持。

表1. 肝炎病毒的特征

表格信息引用自:

甲型肝炎病毒（HAV）

● HAV 关键要点

1.HAV 是一种正义单链 RNA 病毒，主要与粪口传播相关。

2.HAV 基因组编码一个单一多聚蛋白，该多聚蛋白会被加工为结构性衣壳蛋白，以及参与病毒复制的非结构蛋白。

3.HAV 相关研究通常关注病毒进入、polyprotein 加工、衣壳蛋白以及宿主-病毒相互作用。

HAV是一种无包膜的RNA病毒，基因组大小为7.5 kb。其基因组编码一个单一的大型多聚蛋白，经过处理后形成四个衣壳蛋白（VP1、VP2、VP3、VP4）和七个非结构多肽（2A、2B、2C、3A、3B、3C、3D）。传染性HAV病毒存在于两种形式：裸露的无包膜HAV（neHAV）病毒颗粒，以及通过劫持宿主控制产生的准包膜病毒（eHAV）。

● HAV生命周期

HAV通过与细胞表面分子（特别是唾液酸和神经节苷脂）结合进入宿主肝细胞，随后病毒衣壳脱落，病毒RNA从内质网释放到细胞质中 ^[1]。病毒基因组在内部核糖体进入位点（IRES）的调控下被翻译成多聚蛋白，然后被切割成不同的结构和非结构蛋白。

基因组RNA也被用作模板，生成许多新的RNA基因组副本，这些副本被包装成衣壳以产生细胞内病毒后代。新合成的HAV病毒颗粒以准包膜形式从细胞中释放。

乙型肝炎病毒（HBV）

● HBV 关键要点

1.在五种主要肝炎病毒中，HBV 是唯---一的 DNA 病毒，其基因组为部分双链松弛环状 DNA。

2.HBV 的关键蛋白包括 HBsAg、HBcAg、HBeAg、HBx 和 DNA polymerase，它们参与病毒结构、复制、免疫应答以及宿主-病毒相互作用等过程。

3.HBV 研究通常关注病毒进入、NTCP/SLC10A1 介导的感染、cccDNA 形成、病毒蛋白功能以及慢性感染机制。

HBV病毒颗粒由外层脂蛋白包膜组成，包膜由乙型肝炎表面抗原（HBsAg）构成，以及由乙型肝炎核心抗原（HBcAg）形成的二十面体核衣壳，包裹着部分双链、松弛环状DNA（rcDNA）基因组，基因组大小为3.2 kb。

HBV基因组由四个部分重叠的开放阅读框（ORFs）组成，分别为C（核心）、P（聚合酶）、X（调节X蛋白）和S（表面），从中合成七种功能性蛋白：HBcAg、HBeAg、聚合酶（pol）、HBx和三种类型的HBsAg - 小型（s）、中型（M）和大型（L）蛋白。

图1. 乙型肝炎病毒的结构 图片来自维基百科

● HBV生命周期

HBV以依赖内吞作用的方式进入宿主肝细胞。HBV首先通过与肝细胞表面的硫酸肝素蛋白多糖（HSPGs）如glypican 5结合开始。然后，它与肝细胞表面的钠牛磺胆酸共转运肽（NTCP/SLC10A1）受体结合以引发病毒内化 ^[2-4]。

研究表明，EGFR通过与NTCP直接相互作用触发HBV进入宿主细胞 ^[5,6]。随后，病毒核衣壳被释放到肝细胞质中，然后被运输到细胞核。

在细胞核中，病毒基因组rcDNA被转换成cccDNA（共价闭合环状DNA），以扩增病毒RNA中间体，然后再次逆转录回病毒DNA ^[7]。同时，病毒DNA整合到宿主基因组中，这是乙型肝炎无法治愈的原因。

cccDNA微型染色体保留在细胞核中，作为病毒RNA转录的模板。它编码七种必需的病毒蛋白，用于复制：三种不同大小的HBsAg、HBcAg、HBeAg、HBx和DNA聚合酶 ^[8]。

在细胞质中，HBcAg蛋白自组装成二十面体核衣壳，包裹病毒聚合酶和pgRNA。在核衣壳内进行逆转录后，包含HBV基因组的病毒衣壳与内质网中的HBsAg蛋白结合进行包裹。最终，成熟的HBV病毒颗粒通过多泡体（MVBs）从肝细胞中释放。

图2. HBV生命周期

图源:

丙型肝炎病毒（HCV）

● HCV 关键要点

1.HCV 是一种正义单链 RNA 病毒，其基因组编码一个多聚蛋白前体。

2.HCV 多聚蛋白会被加工为结构蛋白，包括 core、E1 和 E2，以及非结构蛋白，如 p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A 和 NS5B。

3.HCV 相关研究通常关注病毒进入、包膜蛋白功能、RNA 复制、多聚蛋白加工以及宿主细胞相互作用。

HCV的RNA基因组长度约为9.6 kb。病毒基因组包含一个单一的开放阅读框（ORF），编码一个单一的多聚蛋白前体，随后被处理成三个结构蛋白和七个非结构蛋白。

● HCV生命周期

HCV以pH和clathrin依赖的内吞作用进入细胞。HCV首先通过与HSPG和LDL-R结合附着到宿主细胞，然后通过E2与肝细胞表面的CD81和清道夫受体类B型I（SR-BI）结合 ^[9,10]，并通过与claudin-1和occludin相互作用，促进其与内质网膜融合，从而进入细胞 ^[11]。

随后，内质网介导的内化作用，内质网酸化促进低pH依赖的HCV包膜与内质网膜融合，导致病毒基因组RNA释放到细胞质中 ^[12]。RNA被用作复制和多聚蛋白翻译的模板。RNA翻译在ER中进行，并由5'UTR IRES与核糖体结合启动，导致形成多聚蛋白前体。

多聚蛋白在宿主或病毒蛋白酶的作用下共同翻译后和翻译后被切割，产生结构蛋白（核心蛋白、E1和E2）和非结构蛋白（p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B蛋白）。HCV RNA复制发生在内质网中的膜网（MW）内，并由NS5B RNA依赖RNA聚合酶催化。新生成的病毒RNA被运输到核心蛋白组装位点，然后被包裹形成核衣壳。

病毒核衣壳随后与病毒E1/E2蛋白（包裹）相互作用，并进入ER腔，然后被转移到高尔基体。病毒病毒在高尔基体中完成成熟，并通过极低密度脂蛋白（VLDL）途径从宿主肝细胞中运输并释放。

丁型肝炎病毒（HDV）

● HDV 关键要点

1.HDV 是一种卫星 RNA 病毒，依赖 HBV 表面抗原（HBsAg）完成病毒进入、组装和传播。

2.HDV 基因组编码 hepatitis delta antigen（HDAg），该抗原存在两种形式：small HDAg 和 large HDAg。

3.HDV 研究通常关注 HBV 依赖性感染、HDAg 功能、病毒 RNA 复制以及 HBV-HDV 共感染机制。

Rizzetto等人最初在1977年在HBV感染的严重肝炎患者中发现了HDV ^[13]。HDV是一种混合病毒，因为它使用乙型肝炎表面抗原（HBsAg）作为其包膜蛋白。这一特性使得HDV只能感染同时携带HBV的患者。

HDV颗粒由外层脂蛋白包膜组成，由HBV的表面抗原（HBsAg）构成，内部为核糖核蛋白结构，其中包含HDV基因组。HDV基因组约为1.7 kb，仅编码肝炎δ抗原（HDAg），有两种形式：27 kDa大HDAg（delta-Ag-L）和24 kDa小HDAg（delta-Ag-S）^[14]。

● HDV生命周期

HDV感染依赖于HBV的存在，因为它需要HBV的包膜蛋白才能进入、组装和传播。HDV病毒最初附着在肝细胞表面的HSPGs上，然后通过NTCP受体进入宿主细胞 ^[15]。病毒包膜与内质网膜融合后，HDV核糖核蛋白（RNP）从内质网中释放出来，然后被运输到细胞核。

在细胞核内，HDV RNA通过双滚动圈扩增机制进行复制，生成抗原体RNA和额外的基因组RNA。出口到细胞质后，mRNA在ER处被翻译以生成HDAg蛋白。HDAg蛋白随后重新进入细胞核，其中S-HDAg增强基因组复制。S-HDAg和L-HDAg与新合成的基因组RNA结合形成新的RNP。

产生的RNP被释放到细胞质中，其中L-HDAg有助于与ER中的HBsAg连接，组装新的病毒颗粒。新合成的病毒颗粒随后通过高尔基体从肝细胞中释放，以感染相邻细胞。

图3. HDV生命周期

图源:

戊型肝炎病毒（HEV）

● HEV 关键要点

1.HEV 是一种正义单链 RNA 病毒，主要与粪口传播、人畜共患传播以及输血相关传播途径有关。

2.HEV 基因组包含多个 ORF，可编码非结构蛋白、衣壳蛋白，以及参与病毒颗粒形成和释放的相关蛋白。

3.HEV 相关研究通常关注病毒进入、ORF 蛋白功能、复制、准包膜病毒颗粒以及宿主-病毒相互作用。

与HAV类似，HEV病毒在感染宿主中以两种形式存在，粪便中的非包膜（neHEV）球形颗粒和循环血液中的准包膜（eHEV）颗粒以及感染细胞培养物的上清液。

HEV基因组RNA长度约为7.2 kb，具有三个开放阅读框（ORFs）：ORF1编码非结构多聚蛋白，用于病毒复制和转录，ORF2编码衣壳蛋白，具有高度免疫原性并引发中和抗体，ORF3部分重叠ORF2，编码参与病毒形态形成和致病性的多功能磷蛋白。

最近，仅在基因型1 HEV中发现了一个新的ORF4，内质网（ER）应激通过促进基因型1 HEV中新ORF4的翻译来促进病毒复制 ^[16]。

● HEV生命周期

HEV感染始于个体摄入粪便污染的水或食物，将病毒引入消化系统。HEV随后通过病毒血症进入血液并到达肝脏。非包膜HEV颗粒附着在肝细胞表面的HSPGs上，并通过特定细胞受体进入宿主细胞。准包膜HEV病毒通过依赖于dynamin的、介导的clathrin内吞作用进入肝细胞，涉及Rab5和Rab7。

进入宿主肝细胞后，HEV颗粒经历衣壳蛋白脱落，然后将其基因组RNA释放到细胞质中。病毒基因组RNA直接作为mRNA用于ORF1多聚蛋白的翻译。它还合成互补的负义RNA，作为转录基因组和亚基因组mRNA的模板。

亚基因组mRNA随后被翻译成ORF2衣壳蛋白和ORF3多功能磷蛋白。ORF2衣壳蛋白形成病毒样颗粒（VLPs），并包装新合成的正义基因组RNA以产生后代HEV病毒。

ORF3通过与细胞蛋白相互作用调节宿主环境，促进病毒复制和释放。值得注意的是，ORF3与ESCRT途径中的TSG101结合，帮助新生病毒颗粒出芽到多泡体中。这些多泡体与质膜融合，从感染的肝细胞中释放病毒病毒，要么作为eHEV进入血液，要么作为neHEV进入胆管。

图3. HEV生命周期

图源:

全球肝炎病毒状况

肝炎病毒的全球状况仍然是一个重要的公共卫生问题。特别是乙型和丙型肝炎，由于它们能够引起慢性感染并导致严重的肝病，因此构成了持续的挑战。有效的抗病毒治疗和疫苗接种计划的发展在预防和管理肝炎感染方面取得了进展。然而，获取的障碍，特别是在低收入地区，仍然存在。

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Q：主要的肝炎病毒类型有哪些？

研究中常见的主要肝炎病毒包括甲型肝炎病毒（HAV）、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）、丁型肝炎病毒（HDV）和戊型肝炎病毒（HEV）。这些病毒在基因组类型、传播途径、病毒蛋白组成和感染结局方面存在差异。

Q：哪种肝炎病毒是 DNA 病毒？

在 HAV、HBV、HCV、HDV 和 HEV 中，乙型肝炎病毒（HBV）是唯---一的 DNA 病毒。HBV 含有部分双链松弛环状 DNA 基因组，而其他主要肝炎病毒均为 RNA 病毒。

Q：HAV 和 HEV 与 HBV、HCV、HDV 有什么不同？

HAV 和 HEV 通常与粪口传播相关，常见传播途径包括受污染的食物或水。HBV、HCV 和 HDV 则主要与接触感染者血液或体液相关。这些差异会影响研究人员在病毒学和感染性疾病研究中对不同病毒的研究方式。

Q：为什么 HDV 依赖 HBV？

丁型肝炎病毒（HDV）需要来自 HBV 的乙型肝炎表面抗原（HBsAg）来完成病毒进入、组装和传播。由于这种依赖性，HDV 感染发生在 HBV 感染背景下。

Q：研究中常关注哪些 HBV 关键蛋白？

研究中常关注的 HBV 蛋白包括乙型肝炎表面抗原（HBsAg）、乙型肝炎核心抗原（HBcAg）、乙型肝炎 e 抗原（HBeAg）、HBx 蛋白和 HBV DNA polymerase。这些蛋白参与病毒结构、复制、免疫应答以及宿主-病毒相互作用研究。

Q：研究中常关注哪些 HCV 关键蛋白？

HCV 编码一个多聚蛋白，该多聚蛋白会被加工为结构蛋白和非结构蛋白。研究中常关注的 HCV 关键蛋白包括 core protein、包膜糖蛋白 E1 和 E2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A 和 NS5B。这些蛋白常用于病毒进入、复制、组装以及宿主相互作用相关研究。

Q：CUSABIO 提供哪些肝炎病毒相关科研产品？

CUSABIO 提供肝炎病毒相关科研产品，包括重组病毒蛋白、抗体和 ELISA 试剂盒。这些产品可支持病毒蛋白功能、宿主-病毒相互作用、免疫应答和感染性疾病机制相关研究。

Q：重组肝炎病毒蛋白可以用于抗体开发或实验方法开发吗？

重组肝炎病毒蛋白可用于抗原-抗体相互作用研究、抗体筛选、实验方法开发以及病毒蛋白功能研究等科研应用。具体产品是否适用，取决于特定抗原、表达系统、标签、纯度以及预期实验设计。

Q：CUSABIO 肝炎病毒相关产品是否用于临床或诊断？

不是。该页面列出的 CUSABIO 肝炎病毒相关产品仅供科研使用，不用于临床、诊断流程或治疗应用。

Q：研究人员应如何选择肝炎病毒相关产品？

研究人员应根据病毒类型、靶蛋白、基因型或亚型、应用场景、样本类型、物种反应性、表达系统和验证数据来选择产品。对于涉及病毒蛋白的研究，还需要考虑目标蛋白是结构蛋白、非结构蛋白，还是参与病毒进入、复制、组装或免疫应答的蛋白。

参考文献：