HIV病毒结构

引言

人类免疫缺陷病毒 (HIV) 是一种属于慢病毒属的反转录病毒。 HIV 引起获得性免疫缺陷综合征 (AIDS)，这是一种削弱免疫系统的疾病，使身体容易患癌症和危及生命的感染。未经治疗的 HIV 感染后的生存期为 9 至 11 年，具体取决于病毒的亚型。

HIV 主要通过性接触传播，通过射精前液、精液和阴道分泌物传播。它也可以通过血液传播。非性传播可能发生在怀孕、分娩期间或母乳喂养时，当婴儿接触到母亲的血液或阴道分泌物时，会从受感染的母亲传播给婴儿。

科学分类

以下是一些科学分类

界： 变形病毒界 (Pararnavirae)

门： 逆转录病毒门 (Artverviricota)

纲： 逆转录病毒纲 (Revtraviricetes)

目： 逆转录病毒目 (Ortervirales)

科： 反转录病毒科 (Retroviridae)

亚科： 正反转录病毒亚科 (Orthoretrovirinae)

属： 慢病毒属 (Lentivirus)

包含的组

• 人类免疫缺陷病毒 1 (HIV-1)
• 人类免疫缺陷病毒 2 (HIV-2)

HIV 病毒分类

慢病毒在形态和生物学特性上表现出许多特征，并且已知会引起潜伏期长的长期感染。它们感染多种生物。 这些病毒是包膜的、正链、单链 RNA 病毒，通过传播而扩散。

一种病毒编码的酶，称为逆转录酶，存在于病毒颗粒内的病毒基因组中，它进入靶细胞，负责将病毒 RNA 基因组转化为双链 DNA。感染后，病毒可能在人体内潜伏长达十年而无症状。

利用宿主细胞的资源，整合的病毒 DNA 可以被转录以产生新的 RNA 基因组和病毒蛋白。然后将这些组分包装并从细胞中释放出来，形成新的病毒颗粒，再次启动复制周期。

HIV 已被分为两种类型：HIV-1 和 HIV-2。

HIV-1

又称

• 人类 T 淋巴细胞病毒 3 (HTLV-III)
• 淋巴结病相关病毒 (LAV)

HIV-1 引起全球大多数 HIV 感染，因为它比 HIV-2 具有更强的毒性和传播性。

HIV-2

由于其感染性比 HIV-1 降低，因此每次暴露感染 HIV-2 的人较少。由于其相对较低的传播能力，HIV-2 主要局限于西非。

结构

HIV 的结构与其他反转录病毒相似。

直径

直径约 120 nm，近乎球形，体积约为红细胞的十万分之一。

细胞核

它由两个正链 ssRNA 拷贝组成，每个拷贝编码病毒的九个基因。病毒蛋白 p24 包围着病毒。核衣壳蛋白 p7 和病毒颗粒生长所需的酶，包括逆转录酶、蛋白酶、核糖核酸酶和整合酶，都与 ssRNA 紧密连接。衣壳被由病毒蛋白 p17 组成的基质包围，该基质维持了病毒颗粒的完整性。

病毒包膜

它由从人类宿主细胞膜提取的脂质双层组成。它由三种糖蛋白 (GP) 组成：用于帽子的 120 个分子和用于锚定结构到病毒包膜的茎的三个 gp41 分子，它们与宿主细胞的蛋白质一起以相对少量存在于病毒包膜中。HIV 包膜基因编码包膜蛋白，该蛋白使病毒能够附着在其目标宿主细胞上，释放病毒内容物并启动感染周期。

包膜蛋白

病毒表面唯一的病毒蛋白是 HIV 疫苗接种的主要靶点。N-连接的聚糖占大部分的二分之一以上，并阻止抗体中和潜在的病毒蛋白。它是高密度、高度糖基化的分子之一。 由于其异常的加工和高密度，迄今为止发现的大多数广谱中和抗体都与这些包膜聚糖结合或旨在应对它们。

病毒刺突

通过低温电子显微镜和 X 射线晶体学已经描述了病毒刺突的化学成分。与重组单体 gp120 相比，重组三聚体病毒刺突表现出更少的非中和表位，从而抑制了对靶表位的免疫反应，使其成为有吸引力的疫苗接种候选物。

RNA 基因组

它由九个基因（gag、pol、env、tat、rev、nef、vif、vpr、vpu，有时还有第十个 tev，它是 tat、env 和 rev 的融合）组成，编码 19 种蛋白质，以及至少七个结构标记（LTR、TAR、RRE、PE、SLIP、CRS 和 INS）。

gag、pol 和 env 基因携带产生新病毒颗粒结构蛋白所需的信息。其余六个基因 tat、rev、nef、vif、vpr 和 vpu（HIV-2 为 vpx）被称为调控基因，它们调控 HIV 感染细胞、繁殖或引起疾病的能力。HIV 基因组编码的蛋白质

病毒结构蛋白

• gag（组特异性抗原）：它编码 gag 多聚蛋白前体，在成熟过程中被病毒蛋白酶分解，产生以下蛋白质
  
  • CA（衣壳蛋白，p24）
  • MA（基质蛋白，p17）
  • NC（核衣壳蛋白，p7）
  • SP1（间隔肽 1，p2）
  • SP2（间隔肽 2，p1）
  • P6 蛋白。
• pol：编码
  
  • HIV 蛋白酶 (PR)：它裂解 Gag 多聚蛋白前体。
  • 整合酶 (IN)：它将双链病毒 DNA 整合到宿主基因组中。
  • 逆转录酶 (RT)：它以 RNA 为模板转录 DNA。
• evn（包膜）：编码 gp160，它在宿主细胞的内质网中被宿主蛋白酶 furin 裂解。翻译后加工产生两种表面糖蛋白
  
  • gp120 (SU)：与淋巴细胞上的 CD4 受体结合。
  • gp41 (TM)：嵌入病毒包膜中。

必需的调控元件

• tat（反式激活因子）：在控制病毒基因组 RNA 的反转录、确保必需的病毒 mRNA 合成以及控制病毒体从受感染细胞释放方面起着至关重要的作用。
• rev（病毒蛋白表达调控因子）：它能够识别 HIV rev 响应元件 (RRE)，这是 tat 和 rev 编码外显子之间的内含子中存在的 env mRNA 的复杂茎环结构。

辅助调控蛋白

• vpr（慢病毒蛋白 R）：它是一种与病毒体相关的核质穿梭调控蛋白。它被认为对病毒复制能力至关重要，特别是整合复合物的核导入。此外，vpr 似乎会导致其宿主细胞停止 G2 期细胞周期。
• vif：它是一种 23 kDa 的磷蛋白，非常稳定，对 HIV-1 病毒颗粒感染不同细胞类型的能力至关重要。研究发现，Vif 对 HIV-1 在人类细胞系、巨噬细胞和淋巴细胞中产生病毒感染是必需的。
• nef（负反馈因子）：它是一种与 N 末端肉豆蔻酸化的膜相关的磷蛋白，可加速病毒的传播，并对细胞死亡产生重大影响。
• vpu（病毒蛋白 U）：它特异于 HIV-1。这种 I 类寡聚整合膜磷蛋白在病毒体有效逃逸受感染细胞以及通过泛素-蛋白酶体途径破坏 CD4 方面发挥作用。
• tev：只有一小部分 HIV-1 分离株拥有该基因。它是由 tat、env 和 rev 基因的元素组合而成，产生的蛋白质具有 tat 的某些特性，但 rev 的特性很少或几乎没有。

结论

自 1983 年发现以来，对人类免疫缺陷病毒 (HIV) 的基因组和蛋白质进行了大量研究。每个病毒体由一个衣壳组成，其中包含许多酶和两份 ssRNA 基因组，被病毒包膜和相关的基质包裹。在首次报道了主要的艾滋病相关疾病病例两年后，病毒本身才被发现。