? ? ? ? 今天介紹的病毒是阿爾法病毒(Alphavirus)，又名甲病毒。

? ? ? ? 根據(jù)1971年戴維·巴爾的摩(David Baltimore)引入的病毒基因組組成的分類系統(tǒng)，阿爾法病毒屬于披蓋病毒(Togavirus)，具有正義RNA基因組。 有三十種阿爾法病毒能夠感染各種無脊椎動物和脊椎動物，例如人、嚙齒動物、魚、鳥以及較大的哺乳動物(馬)。由于阿爾法病毒種間的傳播主要通過蚊子發(fā)生，該病毒成為蟲媒病毒(節(jié)肢動物傳播的病毒)集合的成員。 阿爾法病毒顆粒被包裹，直徑為70nm，趨于呈球形(雖然略微多形)，并具有大小為40nm的等距幾何體衣殼。

? ? ? ? 阿爾法病毒是具有單正義RNA基因組的小型球形包膜病毒。 基因組總長度在11000至12000個核苷酸之間，并有一個5'帽和3'poly-A尾巴。四個非結(jié)構(gòu)蛋白基因編碼在基因組的5'的三分之二，而三個結(jié)構(gòu)蛋白是從與基因組3'的三分之一共線的亞基因組mRNA翻譯而來的。

? ? ? ? 基因組中有兩個開放閱讀框(ORF)，即非結(jié)構(gòu)性閱讀框和結(jié)構(gòu)性閱讀框。 第一個是非結(jié)構(gòu)性的，編碼病毒RNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制所必需的蛋白質(zhì)(nsP1-nsP2-nsP3-nsP4)。第二種編碼三種結(jié)構(gòu)蛋白：核心核衣殼蛋白C，以及作為異二聚體締合的包膜蛋白P62和E1。病毒膜錨定的表面糖蛋白負(fù)責(zé)受體識別并通過膜融合進(jìn)入靶細(xì)胞。

病毒的結(jié)構(gòu)蛋白

? ? ? ?P62進(jìn)入E2和E3的蛋白水解成熟會引起病毒表面的變化。E1、E2和E3的糖蛋白“尖峰”一起形成E1/E2二聚體或E1/E2/E3三聚體，其中E2從中心延伸到頂點(diǎn)，E1填充頂點(diǎn)之間的空間，而E3，如果存在，則位于釘?shù)倪h(yuǎn)端。當(dāng)病毒暴露于內(nèi)體的酸性時，E1從E2解離形成E1同三聚體，這對于將細(xì)胞膜和病毒膜一起驅(qū)動的融合步驟而言是必需的。阿爾法病毒糖蛋白E1是II類病毒融合蛋白，其結(jié)構(gòu)不同于在流感病毒和HIV中發(fā)現(xiàn)的I類融合蛋白。塞姆利基森林病毒(Semliki Forest Virus)的結(jié)構(gòu)顯示出與黃病毒糖蛋白E相似的結(jié)構(gòu)，其中三個結(jié)構(gòu)域處于相同的一級序列排列中。E2糖蛋白的功能是通過其胞質(zhì)域與核衣殼相互作用，而其胞外域負(fù)責(zé)結(jié)合細(xì)胞受體。 大多數(shù)阿爾法病毒會丟失外圍蛋白E3，但在塞姆利基森林病毒中，它仍與病毒表面相連。

? ? ? ??阿爾法病毒顆粒組成除了衣殼蛋白C、E1和E2外，還有一種低水平的小型膜蛋白，稱為TF。轉(zhuǎn)錄因子是在結(jié)構(gòu)多蛋白翻譯過程中-1程序化核糖體框架轉(zhuǎn)移事件中產(chǎn)生的。阿爾法病毒感染細(xì)胞的TF有兩種棕櫚?；癄顟B(tài)，基底和最大，而未棕櫚?；疶F檢測不到。研究表明，在沒有棕櫚?；那闆r下，TF不會被整合到釋放的病毒粒子中，這表明TF的棕櫚?；遣《窘M裝中的一個調(diào)控步驟。在TF蛋白中，含有調(diào)控其棕櫚?；癄顟B(tài)的結(jié)構(gòu)域。在轉(zhuǎn)錄因子的細(xì)胞質(zhì)環(huán)的結(jié)構(gòu)域III的突變和插入，增加了感染過程中發(fā)現(xiàn)的未棕櫚?；D(zhuǎn)錄因子的水平，但仍未將其整合到病毒粒子中。結(jié)構(gòu)域IV(TF獨(dú)特的區(qū)域)的突變可能會影響基底和最大棕櫚?；g的平衡。

非結(jié)構(gòu)蛋白

? ? ? 四個非結(jié)構(gòu)蛋白(nsP1-nsP2-nsP3-nsP4)以單個多蛋白形式產(chǎn)生，構(gòu)成了病毒的復(fù)制機(jī)制。多蛋白的加工以高度調(diào)控的方式發(fā)生，在P2 / 3連接處的裂解會影響基因組復(fù)制過程中RNA模板的使用。 該部位位于狹窄裂口的底部，不易接近。裂解后，nsP3會形成環(huán)繞nsP2的環(huán)結(jié)構(gòu)，這兩種蛋白質(zhì)具有廣泛的界面。

? ? ? ?nsP2的突變可產(chǎn)生非細(xì)胞病變病毒或在P2/P3界面區(qū)域聚集的溫度敏感表型。與nsP2非細(xì)胞病變突變相反位置的P3突變阻止了P2/3的有效切割。這反過來又影響RNA感染性，改變病毒RNA生產(chǎn)水平。

病毒學(xué)特征

? ? ? ? 該病毒的直徑為60-70納米。它被生物膜包裹成球形，具有約12000個堿基的正義RNA基因組。基因組編碼兩種多蛋白。 第一個多蛋白由四個非結(jié)構(gòu)單元組成：從N端到C端的順序是nsP1、nsP2、nsP3和nsP4。第二個是由五個表達(dá)單元組成的結(jié)構(gòu)多蛋白：從N端到C端分別為衣殼C、E3、E2、6K和E1。從雙鏈RNA中間體復(fù)制亞基因組正義RNA-26S RNA。這用以合成病毒結(jié)構(gòu)蛋白的模板。大多數(shù)阿爾法病毒具有參與病毒RNA合成調(diào)節(jié)的保守結(jié)構(gòu)域。

? ? ? ? 直徑為40納米的核衣殼包含240個拷貝的衣殼蛋白，并具有T=4二十面體對稱性。E1和E2病毒糖蛋白嵌入脂質(zhì)雙層中。 單個E1和E2分子締合形成異二聚體。E1-E2異二聚體在E2蛋白和核衣殼單體之間形成一對一的接觸。E1和E2蛋白介導(dǎo)病毒與宿主細(xì)胞之間的接觸。

? ? ? ?已經(jīng)鑒定出幾種受體。 這些包括禁止素(prohibitin)，磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)，糖胺聚糖(glycosaminoglycans)和ATP合酶β亞基(ATP synthase β subunit)。

? ? ? ? 病毒復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，病毒粒子通過細(xì)胞膜出芽而成熟，在那里病毒編碼的表面糖蛋白E2和E1被同化。

? ? ? ? 這兩種糖蛋白是眾多血清學(xué)反應(yīng)和測試(包括中和和血凝抑制)的靶標(biāo)。阿爾法病毒在這些反應(yīng)中表現(xiàn)出不同程度的抗原交叉反應(yīng)性，這形成了七個抗原復(fù)合物，30種以及許多亞型和變種的基礎(chǔ)。E2蛋白是大多數(shù)中和表位的位點(diǎn)，而E1蛋白則包含更多保守的交叉反應(yīng)性表位。

病毒的演化

? ? ? ? 對阿爾法病毒分類的研究表明，這組病毒起源于海洋，特別是南大洋，隨后又傳播到了舊世界(亞歐大陸)和新世界(美洲大陸)。

? ? ??此屬分為三個亞組：塞姆利基森林病毒亞組(Semliki Forest Virus、O'nyong-nyong Virus和Ross River Virus)。 東方馬腦炎病毒亞組(東方馬腦炎病毒和委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒)和辛德比斯病毒亞組。辛德比斯病毒(Sindbis)在地理上僅限于舊大陸，與東方馬腦炎亞群(即新大陸病毒)關(guān)系更緊密，而與塞姆利基森林病毒亞群(在舊大陸中也發(fā)現(xiàn))更為緊密。

阿爾法病毒全家福（粉紅色粗體是人類阿爾法病毒）

Aura virus——奧拉病毒

Barmah Forest virus——巴瑪森林病毒

Bebaru virus——貝巴魯病毒

Cabassou virus——卡巴索病毒

Chikungunya virus——奇昆古尼亞病毒/基孔肯雅病毒

Eastern equine encephalitis virus——東方馬腦炎病毒

Eilat virus——伊拉特病毒

Everglades virus——艾弗格拉德斯病毒

Fort Morgan virus——摩根堡病毒

Getah virus——蓋塔病毒

Highlands J virus——高地J病毒

Madariaga virus——馬達(dá)里亞加病毒

Mayaro virus——馬亞羅病毒

Middelburg virus——密德堡病毒

Mosso das Pedras virus——莫索·達(dá)斯·佩德拉斯病毒

Mucambo virus——姆卡博病毒

Ndumu virus——恩杜茂病毒

O'nyong-nyong virus——奧尼昂-尼昂病毒/阿良良病毒

Pixuna virus——皮克蘇納病毒

Rio Negro virus——里奧·尼格羅病毒

Ross River virus——羅斯河病毒

Salmon pancreas disease virus——鮭魚胰腺病毒

Semliki Forest virus——塞姆利基森林病毒

Sindbis virus——辛德比斯病毒

Southern elephant seal virus——南象海豹阿爾法病毒

Tonate virus——托納特病毒

Trocara virus——特羅卡那病毒

Una virus——烏納病毒

Venezuelan equine encephalitis virus——委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒

Western equine encephalitis virus——西方馬腦炎病毒

Whataroa virus——瓦塔羅病毒

阿爾法病毒導(dǎo)致的疾病

? ? ? ? 世界各地分布著許多具有引起人類疾病能力的阿爾法病毒。 較大的哺乳動物，例如人和馬，通常是終宿主，或者在病毒傳播中起較小的作用。 但是，對于委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒，該病毒主要在馬中擴(kuò)增。 在大多數(shù)其他情況下，該病毒會在蚊子，嚙齒動物和鳥類中自然存在。

? ? ?? 阿爾法病毒感染是通過昆蟲媒介(例如蚊子)傳播的。 一旦人類被感染的蚊子叮咬，病毒就會進(jìn)入血液，引起病毒血癥。 阿爾法病毒也可以進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在那里它可以在神經(jīng)元內(nèi)生長和繁殖。 這可能導(dǎo)致腦炎，這可能是致命的。

? ? ? ? 當(dāng)一個人感染了阿爾法病毒時，其免疫系統(tǒng)可以起到清除病毒顆粒的作用。 阿爾法病毒能夠引起干擾素的產(chǎn)生。 抗體和T細(xì)胞也參與其中。 中和抗體也起著防止進(jìn)一步感染和擴(kuò)散的重要作用。

? ? ? ? 阿爾法病毒的感染通常不致死，但是非常非常的痛苦：感染性關(guān)節(jié)炎、腦炎、皮疹和發(fā)燒是最常見的癥狀。所以說，阿爾法病毒真是一個折磨人的惡魔！

? ? ? ? 相比而言，阿爾法病毒中的東方馬腦炎病毒、西方馬腦炎病毒與委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒是阿爾法病毒中的另類——它們不喜歡折磨人，而是殺人。

? ? ? ?當(dāng)前沒有可用的阿爾法病毒疫苗，但是驅(qū)蟲劑，防護(hù)服，繁殖場所破壞和噴灑的病媒控制是預(yù)防措施的選擇。

? ? ? ? 阿爾法病毒是基因治療研究人員感興趣的，特別是羅斯河病毒，辛德比斯病毒，塞姆利基森林病毒和委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒已全部用于開發(fā)基因載體的病毒載體。 特別令人感興趣的是可以與阿爾法病毒包膜和逆轉(zhuǎn)錄病毒衣殼形成的嵌合病毒。 這樣的嵌合體稱為假型病毒。 逆轉(zhuǎn)錄病毒或慢病毒的阿爾法病毒包膜假型能夠?qū)⑺鼈償y帶的基因整合到潛在宿主細(xì)胞的廣泛范圍內(nèi)，這些宿主細(xì)胞被阿爾法病毒包膜蛋白E2和E1識別并感染。 這些載體的逆轉(zhuǎn)錄病毒內(nèi)部介導(dǎo)了病毒基因的穩(wěn)定整合。 由于缺乏靶向性，在基因治療領(lǐng)域中使用阿爾法病毒是有局限的，但是，通過在E2結(jié)構(gòu)的非保守環(huán)中引入可變抗體結(jié)構(gòu)域，已經(jīng)靶向了特定的細(xì)胞群。 此外，使用完整的阿爾法病毒進(jìn)行基因治療的功效有限，這是因?yàn)閹追N內(nèi)部阿爾法病毒蛋白參與了感染后凋亡的誘導(dǎo)，還因?yàn)榘柗ú《疽職H介導(dǎo)了將mRNA的瞬時導(dǎo)入宿主細(xì)胞中。

? ? ? ? ?雖然這些限制都沒有擴(kuò)展到逆轉(zhuǎn)錄病毒或慢病毒的阿爾法病毒包膜假型，但是辛德比斯病毒包膜的表達(dá)可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，并且在被辛德比斯病毒包膜假型逆轉(zhuǎn)錄病毒感染后將其引入宿主細(xì)胞也可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡。辛德比斯病毒包膜的毒性可能是由構(gòu)建為產(chǎn)生辛德比斯假型的包裝細(xì)胞實(shí)現(xiàn)的非常低的生產(chǎn)效價的原因。?

? ? ? ? 涉及阿爾法病毒的另一研究領(lǐng)域是疫苗接種。?阿爾法病毒容易被工程化以產(chǎn)生復(fù)制子載體，其有效誘導(dǎo)體液和T細(xì)胞免疫應(yīng)答。 因此，它們可用于針對病毒，細(xì)菌，原生動物和腫瘤抗原進(jìn)行疫苗接種。

? ? ? ? 現(xiàn)在時間充裕，我剛好可以介紹一下典型的阿爾法病毒——蓋塔病毒與辛德比斯病毒。

蓋塔病毒簡介

? ? ? ? 蓋塔病毒(Getah Virus、GETV)是阿爾法病毒屬的蚊媒蟲媒病毒。該病毒于1955 年在馬來西亞首次從白雪庫蚊中分離出來。 已知它會感染豬，但更常見的是影響馬。該病毒是在橡膠種植園附近分離出來的；Getah這個詞在馬來語中是橡膠的意思。1978年9月至11月，日本賽馬首次爆發(fā)蓋塔病毒。蓋塔病毒廣泛分布于東南亞國家，少數(shù)變種可存在于北緯30°~50°之間，雖然之前的研究表明澳洲北部存在蓋塔病毒，但最近這些研究受到了質(zhì)疑。

病毒理化性質(zhì)

? ? ? 蓋塔病毒是帶有二十面體衣殼的包膜顆粒。 它的基因組是一個大約11.6kb長的正義單鏈 RNA。 它具有 5' 帽和 3' 多聚腺苷酸化尾部，因此在宿主細(xì)胞中直接充當(dāng)信使 RNA (mRNA)。 基因組在 5' 端編碼四種非結(jié)構(gòu)蛋白，在 3' 端編碼衣殼和兩種包膜蛋白。 這是所有披膜病毒的特征。 復(fù)制是細(xì)胞質(zhì)的且快速的。 基因組 RNA 在 5' 端部分翻譯以產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)蛋白，然后參與基因組復(fù)制以及新基因組 RNA 和較短的亞基因組 RNA 鏈的產(chǎn)生。 該亞基因組鏈被翻譯成結(jié)構(gòu)蛋白。 病毒在宿主細(xì)胞表面組裝并通過出芽獲得包膜。

? ? ? ?蓋塔病毒正義RNA的Nsp1區(qū)域，含有CSE序列與包裝序列。這些元件對病毒的復(fù)制與包裝是必要的。

? ? ? ?該病毒似乎在 1872 年左右(95% 的范圍：1773~1942年)進(jìn)化，并已分化為四個譜系。

病毒的傳播

? ? ? ?該病毒通過蚊子傳播，特別是伊蚊和庫蚊。 它也通過氣溶膠或直接鼻接觸在馬之間傳播，盡管這似乎不太可能，因?yàn)榇蟛糠植《绢w粒是傳播所必需的，并且在鼻腔分泌物中發(fā)現(xiàn)的數(shù)量較少。

? ? ? ? 在馬中，病毒會導(dǎo)致發(fā)燒、皮疹、后腿水腫和淋巴結(jié)腫大。 在接種馬匹中，癥狀在感染后 2-4 天開始出現(xiàn)。在豬中，病毒會導(dǎo)致流產(chǎn)； 實(shí)驗(yàn)感染后1-3天出現(xiàn)癥狀。盡管該病毒不會在人類中引起疾病，但已經(jīng)在人類體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了中和抗體。?

治療

? ? ? ?有一種用于馬的滅活病毒疫苗。一旦馬被感染，支持療法是唯一可用的治療方法。 馬通常會在1到2周后完全康復(fù)。 在臨床環(huán)境中，沒有在馬中報(bào)告蓋塔病毒死亡，死亡僅發(fā)生在胎兒階段的豬中。

辛德比斯病毒簡介

? ? ?? ?辛德比斯病毒(辛德畢斯病毒、Sindbis Virus、SINV) 是披膜病毒科的成員，屬于阿爾法病毒屬。該病毒于1952年在埃及開羅首次分離。該病毒由庫蚊傳播。SINV會引起人類的辛德比斯熱，癥狀包括關(guān)節(jié)痛、皮疹和不適。辛德比斯熱在南部非洲、東非、埃及、巴勒斯坦、菲律賓和澳大利亞部分地區(qū)最為常見。

? ? ? ?? 它是一種蟲媒病毒，意味著它是由節(jié)肢動物傳播的，并通過脊椎動物(鳥類)宿主和無脊椎動物(蚊子)載體之間的傳播而在自然界中維持。 人類在被受感染的蚊子叮咬時會感染辛德畢斯病毒。SINV與芬蘭的Pogosta病、瑞典的Ockelbo病和羅剎的卡累利阿熱有關(guān)

病毒理化性質(zhì)

? ? ? ? 辛德比斯病毒是帶有二十面體衣殼的包膜顆粒。 它的基因組是一個大約11.7kb長的正義單鏈 RNA。它具有 5' 帽和 3' 多聚腺苷酸化尾部，因此在宿主細(xì)胞中直接充當(dāng)信使 RNA (mRNA)。 基因組在 5' 端編碼四種非結(jié)構(gòu)蛋白，在 3' 端編碼衣殼和兩種包膜蛋白。 這是所有披膜病毒的特征。 復(fù)制是細(xì)胞質(zhì)的且快速的。 基因組 RNA 在 5' 端部分翻譯以產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)蛋白，然后參與基因組復(fù)制以及新基因組 RNA 和較短的亞基因組 RNA 鏈的產(chǎn)生。 該亞基因組鏈被翻譯成結(jié)構(gòu)蛋白。 病毒在宿主細(xì)胞表面組裝并通過出芽獲得包膜。

? ? ? ?辛德比斯病毒正義RNA的Nsp1區(qū)域，含有CSE序列與包裝序列。這些元件對病毒的復(fù)制與包裝是必要的。

? ? ? ?辛德比斯病毒RNA之間經(jīng)常發(fā)生重組，重組機(jī)制似乎是RNA復(fù)制過程中的模板轉(zhuǎn)換(復(fù)制選擇)。

阿爾法病毒致病機(jī)理

? ? ? ?阿爾法病毒的Nsp123蛋白與通過終止密碼子通讀產(chǎn)生的Nsp1234蛋白均可以自我剪切，產(chǎn)生Nsp1、Nsp2、Nsp3以及Nsp4。Nsp1是mRNA加帽酶，Nsp2是Togavirin蛋白酶，Nsp3可能與亞基因組合成有關(guān)，Nsp4是RNA聚合酶。

? ? ? Nsp2(Togavirin蛋白酶)N端是RNA聚合酶復(fù)合物的一部分，顯示出NTPase、RNA三磷酸酶和解旋酶活性。NTPase和RNA三磷酸酶參與病毒RNA加帽，解旋酶檢查dsRNA復(fù)制中間體，并可以在需要時關(guān)閉dsRNA的合成。

? ? ? ?C端含有一種蛋白酶，可特異性切割多聚蛋白并釋放成熟蛋白。

? ? ? ?Nsp2蛋白通過促進(jìn)宿主STAT1的核輸出來特異性抑制宿主IFN反應(yīng)。還通過誘導(dǎo)POLR2A（RNAPII 復(fù)合物的催化亞基）的蛋白酶體依賴性快速降解來抑制宿主轉(zhuǎn)錄，由此產(chǎn)生的細(xì)胞蛋白質(zhì)合成抑制作用是確保最大的病毒基因表達(dá)和逃避宿主免疫反應(yīng)。通過對委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒部分Nsp2突變毒株相比野生毒株下降機(jī)理的分析，因此Nsp2蛋白是構(gòu)成阿爾法病毒致病性的主要罪魁禍?zhǔn)住?/p>

? ? ? ? 當(dāng)然，結(jié)構(gòu)蛋白也可能參與構(gòu)成阿爾法病毒的致病性。例如辛德比斯病毒的結(jié)構(gòu)蛋白跨膜區(qū)可以導(dǎo)致細(xì)胞死亡，細(xì)胞死亡率為52.3±4.2%，但是將結(jié)構(gòu)蛋白的跨膜區(qū)替換稱CD4跨膜區(qū)后，死亡率降低至1.9±3.6%。