病毒复制

病毒只在活细胞中繁殖。宿主细胞必须为病毒蛋白质和核酸的合成提供能量和合成机制以及小分子量蛋白前体^[2]。

病毒复制分七个阶段进行，即:

1. 吸附，
2. 入侵，
3. 脱壳，
4. 转录/信使RNA复制，
5. 病毒组件合成，
6. 病毒颗粒组装和，
7. 释放(脱粒阶段)。

1.1 吸附

病毒附着在宿主细胞的细胞膜上。然后将它的脱氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）注射到宿主体内引发感染。在动物细胞中，这些病毒通过内吞过程进入，内吞过程是通过病毒融合和病毒包膜与动物细胞细胞膜融合进行的，而在植物细胞中，病毒通过胞饮过程进入细胞，以胞饮囊泡形式进入。

1.2 病毒入侵

宿主细胞的细胞膜使病毒颗粒内陷，将其包裹在一个胞饮小泡中。例如，这隔离了细胞外抗体对艾滋病毒的作用。

1.3 脱壳

细胞酶(来自溶酶体)剥去病毒蛋白外壳，释放或使病毒核酸或基因组得以进入细胞内环境。

1.4 转录/信使RNA复制

对于一些核糖核酸（RNA）病毒，感染的核糖核酸复制出信使RNA，将基因翻译为蛋白。对于其他具有负链核糖核酸和脱氧核糖核酸的病毒来说，病毒是通过转录然后翻译产生的。

信使RNA可以指导宿主细胞制造病毒组件，其利用现有的细胞结构进行自我复制。

1.5 病毒组件的合成

病毒通过宿主现有的细胞器复制下列成分:

• 病毒蛋白合成:病毒信使RNA在细胞核糖体上被翻译成两种类型的病毒蛋白。
• 结构蛋白:构成病毒颗粒的蛋白被制造和组装。
• 非结构性蛋白:在病毒颗粒中找不到，主要是病毒基因组复制所需酶。
• 病毒核酸合成(基因组复制) : 新合成病毒基因组的模板要么是亲本基因组，要么是具有单链核酸基因组为模板新合成的互补链。这个合成过程依赖于聚合酶，或者一些脱氧核糖核酸病毒复制利用细胞的酶，其过程在快速分裂的细胞中完成的。

1.6 病毒组装

病毒粒子是一种活性或完整的颗粒。在这个阶段新合成的基因组(核酸)和蛋白质被组装成新的病毒颗粒。

这个过程可能发生在细胞核、细胞质中，或大多数病毒的组装发生在质膜上。

1.7 释放(脱粒阶段)

现在已经成熟的病毒要么通过细胞的破裂，要么通过细胞膜逐渐挤出(出芽)包膜来释放病毒。

新病毒可能入侵或攻击其他细胞，或者在细胞中保持休眠状态。在细菌病毒中，子代病毒体的释放是通过将被感染细菌裂解来进行。而动物病毒中，释放通常不需要细胞裂解。

病毒可分为7种基因型，每种基因型都有自己的病毒家族，其有不同的复制策略。诺贝尔奖得主生物学家戴维·巴尔的摩设计了巴尔的摩分类系统，其根据不同病毒独特的复制策略对它们进行分类。基于该系统有七种不同的复制策略(巴尔的摩一类、二类、三类、四类、五类、六类、七类)。以下简要地列出了七类病毒^[3]。

2.1 第1类:双链脱氧核糖核酸病毒

这种病毒通常必须进入宿主细胞核才能复制。其中一些病毒需要宿主细胞聚合酶来复制其的基因组，而其他病毒，如腺病毒或疱疹病毒，编码它们自己的复制因子。然而，在这两种情况下，病毒基因组的复制高度依赖于允许脱氧核糖核酸复制的细胞状态，因此也依赖于细胞周期。病毒可以诱导细胞强力分裂，这可能导致细胞转化，最终导致癌症。这一分类中的一个家族是腺病毒科。

其中一个研究透澈的例子是双链脱氧核糖核苷酸病毒不会在细胞核内复制。例如痘病毒家族，由感染脊椎动物的高致病性病毒组成。

2.2 第2类:单链脱氧核糖核酸病毒

属于该类的病毒较少被研究，但仍然与脊椎动物的感染高度相关。两个具体病毒类别包括圆环病毒科和细小病毒科。它们在细胞核内复制，并在复制过程中形成双链的脱氧核糖核酸中间体。一种叫做TTV的人类环病毒被包括在这一分类中，并且几乎在所有人身上都能发现，且几乎在每个主要器官的组织中都可找到该病毒导致无特殊病理症状的感染的痕迹。

2.3 第3类:双链核糖核酸病毒

像大多数带有核糖核酸基因组的病毒一样，双链核糖核酸病毒不像带有脱氧核糖核酸基因组的病毒那样依赖宿主聚合酶进行复制。双链核糖核酸病毒也较少被研究。这一类病毒包括两个主要科，呼肠孤病毒科和双核糖核酸病毒科的复制是单顺反子的，包括单个的、分段的基因组，这意味着每个基因只编码一种蛋白质，不同于其他病毒，后者表现出更复杂的翻译。

2.4 第4类和第5类:单链核糖核酸病毒

这些病毒由两种类型组成，但共同点是复制过程主要在细胞质中，并且复制不像脱氧核糖核酸病毒那样依赖于细胞周期。这类病毒和双链脱氧核糖核酸病毒一样，也是研究最多的病毒类型之一。

第4类:单链核糖核酸病毒——正链病毒

正链核糖核酸病毒和所有被定义为正链的基因都可以被宿主核糖体直接用于翻译蛋白。这些病毒可以分为两类，它们都在细胞质中复制:

• 具有多顺反子基因的病毒，其中基因组核糖核酸形成信使RNA（核糖核酸），并被翻译成多聚蛋白产物，随后被切割形成成熟蛋白。这意味着该基因可以利用几种方法从同一条核糖核酸链中生产多种不同蛋白质，其所有策略都是为了缩小其基因组的编码长度。
• 具有复杂转录过程的病毒，可以利用亚基因组mRNAs、核糖体移码和多蛋白的蛋白水解加工策略。所有这些转录和合成方式都是从同一条核糖核酸链上产生蛋白所具有的不同生物学机制来完成的。

这一类的例子包括冠状病毒科、黄病毒科和小核糖核酸病毒科。

第5类:单链核糖核酸病毒——负链病毒

负链核糖核酸病毒以及所有被定义为负链基因型的病毒都不能被宿主核糖体直接翻译而形成蛋白。相反，它们必须被病毒聚合酶转录成“可读的”互补的正链基因。其具体也可以分为两组:

• 不含有片段基因组的病毒，复制的第一步是通过病毒依赖RNA的核糖核酸聚合酶从负链基因组转录为正链，产生编码各种病毒蛋白的单顺反子核糖核酸。然后复制作为产生负链基因组模板的阳性基因组拷贝。其复制过程在细胞质内。
• 具有分段基因组的病毒，其复制发生在细胞质中，并且病毒依赖RNA的核糖核酸聚合酶从每个基因组片段上产生单顺反子信使核糖核酸。

这一类的例子包括正粘病毒科、副粘病毒科、布尼亚病毒科、丝状病毒科和弹状病毒科(包括狂犬病)。

2.5 第6类:通过脱氧核糖核酸中间体复制的正链单链核糖核酸病毒

这类病毒的一个被广泛研究的病毒家族是逆转录病毒，其决定性的特征是使用逆转录酶将正链核糖核酸转化为脱氧核糖核酸。他们不是用核糖核酸作为蛋白质的模板，而是用脱氧核糖核酸来创建翻译模板，模板用整合酶嵌入到宿主基因组中。复制可以在宿主细胞聚合酶的帮助下进行。

2.6 第7类:通过单链核糖核酸中间体复制的双链脱氧核糖核酸病毒

以乙型肝炎病毒为例，这一小类病毒有一个双链的、具有末端缺口的基因组，随后其可以被填充形成共价闭合的环(cccDNA)，其可作为病毒基因和亚基因的蛋白表达模板。其前体核糖核酸基因组主要作为病毒逆转录酶和生产脱氧核糖核酸基因组的模板。