冠狀病毒是屬于尼多病毒目（Nidovirales）單股 正鏈 RNA 病毒,，感染多種哺乳動物和鳥類物種,。 常引起消化道和呼吸道疾病，有時可導(dǎo)致臨床疾 病爆發(fā)流行,，例如在2003年爆發(fā)嚴(yán)重急性呼吸道 綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）,。為更好地預(yù)防高致 病性冠狀病毒出現(xiàn)，需要加深對冠狀病毒生物學(xué) 特性解和研究,。

1 冠狀病毒分類

冠狀病毒家族根據(jù)形態(tài),、基因組結(jié)構(gòu)和基因 表達(dá)情況分為兩個亞科，即冠狀病毒亞科（Corona? virinae）和凸隆病毒亞科（Torovirinae）,。在遺傳和 血清學(xué)特性基礎(chǔ)上,，Coronavirinae亞科又被劃分成三個新屬，即α,、β 和 γ 冠狀病毒屬[2],。最近，又命 名一個新的 δ 冠狀病毒屬[3],。每個屬再根據(jù) pp1ab 復(fù)制酶結(jié)構(gòu)域不同劃分成不同物種,。α 冠狀病毒1 群包括豬傳染性胃腸炎病毒（TGEV）,、貓的腸道冠 狀病毒（FECV）、貓傳染性腹膜炎病毒（FIPV）和犬 冠狀病毒（CCoV）,。α冠狀病毒2群主要包括鼬腸道 冠狀病毒（FRECV）,、鼬全身冠狀病毒（FRSCV）、 水貂冠狀病毒（MCOV）,、人類冠狀病毒229E（HCoV- 229E）,、人類冠狀病毒 NL63（HCoV-NL63）、豬流 行 性 腹 瀉 病 毒（PEDV）和 菊 頭 蝙 蝠 冠 狀 HKU2 （RH-BatCoV HKU2）,。β 冠狀病毒是分型比較復(fù)雜 一個屬,，現(xiàn)在分為4個亞群（A、B,、C和D）,。A群 包括人類冠狀病毒OC43（HCoV-OC43）、牛冠狀病毒（BCoV）,、豬凝血腦脊髓炎病毒（PHEV）,、人冠狀 病毒 HKU1（HCoV-HKU1）、鼠肝炎病毒（MHV）和 馬冠狀病毒（ECoV）,；B 群包括人 SARS 冠狀病毒 （SARS- CoV）和 菊 頭 蝙 蝠 SARS 冠 狀 病 毒 HKU3 （SARSr-Rh-BatCoV HKU3）,；C群有扁顱蝠屬冠狀 病毒HKU4（Ty-BatCoV-HKU4）和伏翼屬冠狀病毒 HKU5（Pi-BatCoV-HKU5）；D群有果蝠屬冠狀病毒 HKU9（Ro-BatCoV-HKU9）,。γ 冠狀病毒屬包括雞 傳染性支氣管炎病毒（IBV）,、火雞冠狀病毒（Tu? coV）、白鯨冠狀病毒（BWCoV SW1）,。δ冠狀病毒屬 包括白頭翁冠狀病毒 HKU11（BuCoV HKU11）,、畫 眉冠狀病毒 HKU12（ThCoV HKU12）和文鳥冠狀病 毒HKU13（MunCoV HKU13）。

 2 冠狀病毒基因組結(jié)構(gòu)特點

冠狀病毒是最大單股正鏈 RNA 病毒（25-31 kb）,，其基因組基本模式是包含至少6個開放閱讀 框（Open reading frame, ORF）,，5'和3'非編碼區(qū)（Un? translated region, UTR）位于兩側(cè)[4]。各種冠狀病毒 依據(jù)基因組結(jié)構(gòu)的不同分成不同群,，α冠狀病毒具 有相似基因組結(jié)構(gòu),，轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列（Transcription regulating sequence, TRS）均為 CUAAAC，ORF 1ab 編碼 16 個非結(jié)構(gòu)蛋白（Nonstructural protein, NSP）,， 具有兩個木瓜蛋白酶位點，其中α-A 群病毒在 3' 端具有非結(jié)構(gòu)蛋白NSP7或NSP7a/7b,，而α-B群病 毒PEDV則缺少這個基因,。α-B群病毒是 α 屬病毒 中除α-A群病毒之外冠狀病毒，其各個成員之間并 不具備相似基因組結(jié)構(gòu)。研究證實,，FCoV-Ⅰ是經(jīng) 典貓冠狀病毒,，CCoV-Ⅱa 是經(jīng)典犬冠狀病毒， FCoV-Ⅱ型則一部分基因與CCoV-Ⅱa同源,，包括 pp1ab 3'端一部分至 E 基因,。CCoV-Ⅰ型 S 基因與 FCoV- Ⅰ 同 源 ， 并 具 有 一 個 獨 特 序 列 ORF3,， CCoV-Ⅱb型S基因5'端與TGEV進(jìn)行重組[5],，并且 α冠狀病毒可以感染不同種蝙蝠，表現(xiàn)出進(jìn)化的多 樣性,。全基因組序列系統(tǒng)發(fā)育分析表明,，蝙蝠可 能是所有冠狀病毒起源的宿主。

β 屬冠狀病毒結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,，β-A群具有兩個 木瓜蛋白酶位點,，都具有特殊基因：血凝素酯酶 （Hemagglutinin-esterase, HE）和NSP3（HCoV-HKU1 只有HE）。而B群中其他病毒則只有1個木瓜蛋白 酶位點,，并且在 M 和 N 基因之間都含有幾個小開 放閱讀框（Open reading frames, ORFs）,，只有果蝠屬冠狀病毒 HKU9 在 N 基因后有兩個下游基因 NSP7a/7b[8]。Beta-A 群冠狀病毒 TRS 是 CUAAAC,， Beta冠狀病毒屬其他病毒為ACGAAC[9],。2012年在 荷蘭分離出一株新結(jié)構(gòu)類型HCoV-EMC/2012，與 其親緣關(guān)系最近的是蝙蝠冠狀病毒 HKU4（BtCoV HKU4）和蝙蝠冠狀病毒 HKU5（BtCoV HKU5）,，是 第6個感染人冠狀病毒,，也是第一個β-C群病毒。

γ群冠狀病毒,，γ-A 亞群中 IBV 和 TucoV 具有 相似的基因組結(jié)構(gòu)，γ-A 為 5'-UTR-POL-S-3A- 3B-E-M-5A-5B-N-3' UTR,，TRS為CUUAACAA都 缺少NSP7,。近年也分離到一些特殊結(jié)構(gòu)基因型的 IBV[11]，最新研究表明火雞冠狀病毒可能完全是 Gamma冠狀病毒（IBV）重組產(chǎn)生[12],。γ-B群白鯨γ冠 狀病毒 SW1 具有冠狀病毒最大基因組（31.86 kb）,， 在M和N基因之間含有8個ORFs序列。

 δ群冠狀病毒是已知最小基因組冠狀病毒 （25.421-26.674 kb）,，包括鳥類3個親緣關(guān)系較近的 病毒[3],，基因組結(jié)構(gòu)與其他冠狀病毒類似，特征性 基因順序是：5'-UTR-ORF1ab-S-E-M-N-3'UTR,。 這些冠狀病毒毒株是SW1遠(yuǎn)親,，并發(fā)現(xiàn)其與亞洲 豹貓冠狀病毒（ALCv）有較近親緣關(guān)系[14]。

3 冠狀病毒基因組功能研究進(jìn)展

3.1 轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列

5' UTR 與病毒復(fù)制有關(guān),，不同株冠狀病毒 5' UTR 序列相對保守,，具有真核細(xì)胞中啟動子活 性,。三個主要冠狀病毒組5' UTR的140 bp包含3個 主要頸環(huán)結(jié)構(gòu)，SL1,，SL2和SL4,。SL1熱力學(xué)穩(wěn)定 性很低，SARS- CoV 的 5'UTR 啟動域包含莖環(huán) （Stem-loop domains）SL1 和 SL2,，SL1 對 MHV 的復(fù) 制是非常重要的,，同時并不是很保守，存在一定的 不匹配和凸起[15],。SL2在所有冠狀病毒是保守,，并 有一個序列特征一致U形轉(zhuǎn)彎式構(gòu)象，是冠狀病毒 次基因組RNA形成關(guān)鍵[16],。在一些冠狀病毒SL3構(gòu) 成其核心轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列（L-TRS）,。所有冠狀病毒均 具有長發(fā)夾形SL4，SL4包含兩個堿基配對區(qū)SL4A 和 SL4B,， SL4 可 能 的 作 用 是 分 隔 SL1,、 SL2 和 TRS，并參與引導(dǎo)亞基因組 RNA 合成,，一系列試 驗表明單獨缺失SL4A或SL4B對病毒可行,，而刪除 全部 SL4 對病毒的復(fù)制是致命的[17]。SL5 存在于α 和 β 冠狀病毒,，反映冠狀病毒的遺傳進(jìn)化關(guān)系,特 點是存在一個大的順序插入能力與保守5'-UUYC?GU-3'循環(huán)序列并形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),。

3'UTR結(jié)構(gòu)已被廣泛研究，在 β屬MHV和BCoV 都具有相似突起莖環(huán)（Bulged stem-loop, BSL）,、假 結(jié)（Pseudoknot, PK）[19]和一個與毒力相關(guān)高變區(qū) （Hypervariable region, HVR）,， 在 MHV HVR 對 于 RNA合成不是必要，但是影響其發(fā)病,。

3.2 復(fù)制酶基因

ORF1 位于病毒基因組 5'端編碼病毒復(fù)制酶,， 包括ORF1a和ORF1b分別編碼兩個多聚蛋白（Poly? protein），即pp1a（486 ku）和pp1b（790 ku）[20],，這兩 個蛋白裂解產(chǎn)生 15 或 16 個非結(jié)構(gòu)蛋白（NSP1- NSP16）,，ORF1a 編碼 NSP1-NSP11，ORF1b 編碼 NSP12-16[21],。

NSP1主要功能是誘導(dǎo)宿主mRNA 降解,，轉(zhuǎn)錄 抑制，細(xì)胞周期阻滯,，SARS-CoV）NSP1是宿主基 因表達(dá)的強效抑制劑,，具有獨特作用方式：它綁 定到 40S 核糖體使其翻譯功能失活，并誘導(dǎo)宿主 mRNA降解。NSP1誘導(dǎo)RNA模板裂解表現(xiàn)在RNA 裂解位點特定堿基序列并沒有明顯偏好,。SARSCoVm的RNA,，其結(jié)構(gòu)類似宿主mRNA，這使其不 容易受到NSP1介導(dǎo)的RNA裂解作用,，同時抑制宿 主先天免疫功能,，包括在被感染細(xì)胞I型干擾素表 達(dá) ， 這 些 提 示 SARS- CoV 的 NSP1 最 有 可 能 在 SARS-CoV致病過程中起著至關(guān)重要作用,。

NSP2不在病毒復(fù)制過程中發(fā)揮作用,，而是參 與改變宿主細(xì)胞環(huán)境?？赡軈⑴c在SARS冠狀病毒 感染宿主細(xì)胞中與抑制素蛋白1（PHB1）和PHB2相 互作用,，并導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)信號中斷，發(fā)揮拮抗干擾 素信號作用,，并且在病毒粒子中也能檢測到NSP 2, 3, 8的存在,。

Coronavirus 和 Torovirus NSP3 序列根據(jù)功能構(gòu) 造和系統(tǒng)發(fā)育三個方面進(jìn)行比對后繪制詳細(xì)功能 結(jié)構(gòu)域，有16個組成結(jié)構(gòu),。SARS冠狀病毒木瓜 樣蛋白酶（PLP）,，從事和拮抗IFN誘導(dǎo)和NF-κB信 號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。PLP阻止這些影響重要信號蛋白在各 通路激活,，IRF3 和 NF-κB 途徑,。PLP 泛素樣結(jié)構(gòu) 域?qū)τ谵卓棺饔檬潜匾?/span>α和 β群NSP3具有ADP- 核糖結(jié)合活性（gamma群不具活性），抑制α/β干擾 素,，RNA結(jié)合和去泛素活性,。

NSP4被證明是一個重要蛋白質(zhì)，NSP4,、NSP6 具有 DMV 形成功能,，并在冠狀病毒復(fù)制階段早 期發(fā)揮作用[31]。包含四個預(yù)測跨膜區(qū)域（TM 1,、2,、3、4）,，對于病毒復(fù)制復(fù)合物在細(xì)胞膜上形成和功 能維持是必不可少，在冠狀病毒感染細(xì)胞中其定 位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并誘導(dǎo)形成雙膜囊泡（DMV）,。

 NSP5 是主要蛋白酶 3CL-蛋白酶（3CLpro 或 MPRO）,，相對比較保守，可以切割復(fù)制酶polyprot? eins 1A 和 1AB（pp1a 和 pp1ab）使之裂解為 12 個蛋 白質(zhì)（NSP5-NSP16）,。NSP6是一種6次跨膜的膜 蛋白,，可以激活細(xì)胞自噬，誘導(dǎo)ER穿孔。 NSP7- NSP10蛋白共定位于復(fù)制復(fù)合物,，這些 蛋白質(zhì)每個確切功能是未知,，可能參與病毒 RNA 合成，NSP8具有引物酶活性,，在NSP12 RdRp進(jìn) 行 RNA 復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時發(fā)揮作用,。NSP9，NSP10 具有部分復(fù)制酶活性,，NSP9形成二聚體,，對于病 毒大量快速復(fù)制必不可少。NSP11 具體功能未知,， NSP13 發(fā)揮解旋酶作用,，NSP14 具有 3'~5'核 糖核酸外切活性, NSP14介導(dǎo)校對機制闡明對于理 解 RNA 病毒演變有重要意義。NSP15 主要功能是 內(nèi)切酶活性,，NSP16 是RNA帽子結(jié)構(gòu)（2' O-methy? transferase）,。

3.3 結(jié)構(gòu)蛋白

冠狀病毒其余病毒基因組合成包裝病毒 RNA 核衣殼蛋白（N）、纖突糖蛋白（S）,、跨膜蛋白（M） 和小膜蛋白（E）,。β-B群冠狀病毒還表達(dá)一個額外 結(jié)構(gòu)蛋白，血凝素酯酶（HE）,。 3.3.1 S蛋白

冠狀病毒S蛋白參與病毒與細(xì)胞受體結(jié)合,、介 導(dǎo)病毒與宿主膜融合。同時,，S蛋白主要負(fù)責(zé)誘導(dǎo) 宿主免疫反應(yīng)和病毒中和抗體,。S蛋白還決定病毒 組織嗜性。有研究證明冠狀病毒 S1亞基都有一個 共同進(jìn)化起源,。此外,，宿主細(xì)胞受體血管緊張素 轉(zhuǎn)換酶（ACE-2）和氨基肽酶N（APN），也被確定與 S 蛋白結(jié)合發(fā)揮受體功能,，S 蛋白 N-末端至少有 3個區(qū)域是受體結(jié)合域,。冠狀病毒S蛋白除與主要 受體結(jié)合外，還存在著替代受體,。并在病毒裝配 和出芽中發(fā)揮作用[39],。

3.3.2 M蛋白 

冠狀病毒M蛋白具有相同基本結(jié)構(gòu)特征。蛋白 質(zhì)含有 3 個跨膜域（TM）和 1 個保守結(jié)構(gòu)域（CD）,， 兩側(cè)短氨基末端糖基化域和羧基末端尾巴,，位于 病毒粒子內(nèi)部和外部，是病毒包膜重要組成成分 和病毒釋放關(guān)鍵蛋白,。除 TGEV 和 FIPV M 蛋白可 以出現(xiàn)在細(xì)胞膜外,，其他冠狀病毒 M 蛋白（包括SARS-CoV）均只表達(dá)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,，參與 病毒裝配和出芽。其保守結(jié)構(gòu)域?qū)τ诓《狙b配是 非常重要,，主要通過M-M,、M-S和M-N蛋白相互 作用，參與病毒復(fù)制裝配和出芽,。SARS-CoVM 蛋 白C端細(xì)胞質(zhì)部分負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)結(jié)合控制,。并可以抑 制I型干擾素生產(chǎn)。M蛋白Y195對于SARS-CoVSM相互作用在感染性病毒粒子裝配時是必須,。

3.3.3 N蛋白 

冠狀病毒核衣殼蛋白（N蛋白）有一個結(jié)構(gòu)性作 用,，并參與RNA合成。核衣殼蛋白（N）在冠狀病毒 RNA 合成中發(fā)揮重要作用,，但其具體作用還不清 楚,。多個調(diào)查顯示，MHV 感染早期階段或SARSCoV復(fù)制酶組件內(nèi)共存N蛋白,，在TGEV和SARSCoV 均發(fā)揮分子伴侶作用,，N 蛋白與 NSP3 結(jié)合在 感染早期階段有復(fù)制酶作用,并可以在病毒裝配過 程中穩(wěn)定M蛋白復(fù)合物。

3.3.4 E蛋白 

冠狀病毒 E 蛋白,，包含一個單一疏水結(jié)構(gòu)域 （HD）,，并含有一個跨膜α -螺旋結(jié)構(gòu)域（ETM），是 病毒粒子包膜組成成分,。E 蛋白具有離子通道活 性,，在發(fā)揮離子通道作用時，是形成五聚體高級 結(jié)構(gòu)而發(fā)揮作用,，冠狀病毒E和M控制著病毒粒子 組裝,，研究證實E蛋白缺失突變株喪失致病力。

3.3.5 輔助蛋白 

不同種冠狀病毒具有一套獨特的病毒輔助蛋 白,，即3A,、3B、6,、7A,、7B、8A,、8B和9B,。這些蛋白在病毒感染過程中表達(dá)，但是對于病毒復(fù)制并非必須,。 3A 蛋白是 SARS-CoV 最大輔助蛋白,，也是病 毒粒子組成成分，其重組蛋白可以形成一個四聚 體蛋白離子通道,，這可能會促進(jìn)病毒釋放功能,。 并可以促進(jìn)高爾基體膜重排和細(xì)胞死亡，可導(dǎo)致 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激從而誘導(dǎo)1型干擾素下調(diào),。 IBV 3a和3b蛋白對于病毒復(fù)制為必須[44],。 3B蛋白是通過激活ERK和JNK通路介導(dǎo)，可以 抑制干擾素,，上調(diào)AP-1轉(zhuǎn)錄活性,，并具有RUNX1b 轉(zhuǎn)錄活性，SARS-CoV3B蛋白可以誘導(dǎo)G0/G1期阻 滯和細(xì)胞凋亡,，抑制誘導(dǎo)型干擾素產(chǎn)生[45] ,。 輔助蛋白6可以阻斷I型干擾素信號，表明其 抑制先天免疫效應(yīng),，并阻礙蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核,， 抑制共轉(zhuǎn)染表達(dá)結(jié)構(gòu)和在泡狀結(jié)構(gòu)亞細(xì)胞器定 位，其N-端區(qū)域可能具有誘導(dǎo)膜重排和病毒復(fù)制兩個功能,。 7A 蛋白是一種 I 型跨膜蛋白,，7A 通過半胱天 冬酶依賴途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，可以作為RNA抑制 劑,，抑制細(xì)胞蛋白質(zhì)合成,，激活p38絲裂原活化蛋 白激酶（MAPK），抑制細(xì)胞周期進(jìn)程在 G0/G1期,， 7A蛋白與人類Ap4A水解酶相互作用,，可能參與調(diào) 節(jié)細(xì)胞增殖、DNA 復(fù)制,、RNA 加工,、細(xì)胞凋亡和 DNA修復(fù)[47] 。 SARS-CoV9B蛋白擴散進(jìn)入細(xì)胞核,，經(jīng)過主動 CRM1介導(dǎo)核質(zhì)出口和核保留并觸發(fā)細(xì)胞凋亡,。

4 展 望

迄今為止，SARS-CoV三個重要蛋白組研究顯 示,，前兩個蛋白質(zhì)組,，即多聚蛋白（pp1a/pp1ab）和 結(jié)構(gòu)蛋白，所有冠狀病毒都有同源相似之處,。詳 細(xì)分析顯示其重要差異,，但這些差異是否有助于 對于冠狀病毒解認(rèn)識仍有待進(jìn)一步研究。而第三 組病毒蛋白,，即位于S和N蛋白之間各群獨特輔助 蛋白基因序列,，在冠狀病毒之間并沒有相似性和 規(guī)律，對這些獨特 ORF 特性解可以深入理解冠狀 病毒與宿主相互作用及其與臨床癥狀和病理變化 關(guān)系,，更加深入地揭示其病理發(fā)生機制,。