HIV病毒结构、复制、致病机理及研究进展

2021年1月25日发(作者：莫循)
HIV
病毒结构、复制、致病机理及研究进展





















2013
级生物技术基地一班



刘雨桐
摘要：
本文简要介绍了
HIV
病毒的形态结构基因组及其编码的蛋白，重点论述了
HIV
的复
制和基因表达调控，并扼要阐述了
HIV
的
致病 机理
以及艾滋病的研究治疗进展。

关键词

：
HIV
；形态结构；复制；基因表达调控；致病机理；研究进展

引言：
人类免疫缺陷病毒（
HIV
）
，俗称艾滋病（
AIDS
）病毒，诱发人类获得性免疫缺陷综
合症。
HIV
病毒属反转录病毒的一种。已发现 人类免疫缺陷病毒主要有两种，即
HIV-
Ⅰ和
HIV-
Ⅱ。有关
H IV
的研究主要是针对
HIV-
Ⅰ进行的。

一．
HIV
病毒结构

①组织结构

通过电子显微镜观察，
HIV-1
和

HIV-2
都具有慢 病毒
(1entivirus)
种属的特征。病毒粒
子直径
1 00
～
200nm
，主要由
Env
蛋白、
Gag
蛋白和
Pol
蛋白构成。
HIV
外层为脂质包膜，
包膜蛋白由
env
基因编码的外膜蛋白
gpl20(external protein
，
SU)
和跨膜蛋白
gp41(transmembrane protein
，
TM)
组成，
gpl20
通过非共价键与
gp41
相连，
gp41
是穿过
Env
脂质双层的跨膜蛋白。
Gag
蛋白包括
3
个结构性蛋白：
基质蛋白
(MA p17)
、
衣壳蛋白
(CA
p24)
和核壳蛋白
(NC p15)
。酰胺化
(myristoylated)
的基质蛋白
MA
附着于病毒包膜的内部，
对病毒的完整性至关重要，也是
Env
蛋白包装到成熟病毒颗 粒中所必需的；中层为由衣壳
蛋白
CA
组成的圆锥形核心；
核心内部为病毒基 因组
RNA
分子、
逆转录酶
(p6 4)
、
整合酶
(p3
2)
、
蛋白酶
(pl 0)
及与
RNA
结合的核壳
(nucleocapsid)
蛋白
p9
和
p6
。
HIV
病毒核心内的
RNA
是两个拷 贝的单股正链
RNA(ssRNA)
，两个单体在
5’
端借氢键结合成二聚体 ，每个
RNA
基
因组的长度约为
9
．
8kb
。在< br>5'
端有一帽结构
(m7 G5 PPP5'GmpNp)
，
3'
端有
poly A
尾。





































核酸：两条相同单正链
RNA
与核衣壳
































蛋白
(P7)
结合，形成双体结构


















































核衣壳







衣壳：双层




内层为衣壳蛋白（
P24)











































外层为内膜蛋白（
P17)

形态结构







包


膜
:
脂质双层




刺


突
: gp120, gp41


②基因组结构
HIV-1
的核酸
(RNA)
约含
9
．
8kb
的碱基，其主要基因结构与其他逆转录病毒相同，两
端为长末端重复序列
(10ng terminal repeat
．，
LTR)
，编码主要结构蛋白的基因从
5'
端到
3'
端依次为
gag
、
pol
和
env
。此外还包括
6
个辅助性基因，其中两个是调控基因
tat
和
rev
，
4
个是表达辅助蛋白的基因
vpr
、
vp u
、
nef
和
vif
。
HIV-2
无
vp u
基因，但含有另一个基因
Upx
。
HIV
基因组两端的长末端重复 序列不编码病毒蛋白，但对病毒基因表达的起始和调节
至关重要，
其上有许多细胞转录因子结合 位点，
可分为调节单位、
核心转录单位和反式作用
元件单位
(TAR)3个不同的调控功能区。



基因产物

Gag
Pol
Env
Tat
（
Tat-3
、
Ta
）

Rev(Art
、
Trs)
Vif
Vpr(R)
Vpu
Nef
功

能

核心蛋白

多种酶功能

包膜蛋白

RNA
沉默抑制因子，转录激活子

调控
RNA
剪切和运输 ，与
RRE
结合曾加
env
的翻译

侵染因子，病毒在巨噬细胞扩散中所必需

增加病毒复制

辅助病毒组装和释放，以及
gp160/CD4
复合体的解聚

形成同源二聚体，引起多效应性的影响，如负调控
CD4


二．
HIV
病毒复制过程

①复制方式

HIV< br>主要侵染人体的
T
淋巴细胞及巨噬细胞
,
并通过病毒膜蛋白
g p120
与细胞表面的
CD4
受体蛋白结合。

首先
,病毒体的包膜糖蛋白刺突
gp120
与细胞表面受体
CD4
吸附。
然后
录酶以病毒
RNA
为模板
,
借宿主的
tRNA
作为引物
,
产生互补负股
DNA,
构成
RNANA
杂交体 。
杂交体中的亲代
RNA
由
RNA
酶
H
水解去除< br>.
再由负股
DNA
产生正股
DNA,
从而形成双股
D NA
。双股
DNA
环化后
,
由胞浆移行到胞核内。在病毒整合酶的作 用下
,
病毒基因组整合入
细胞染色体中
,
整合的前病毒转录出单一的
RNA
前体
,
有些
RNA
前体拼接而形成病毒的
m RNA,
翻译形成病毒的结构蛋白和非结构蛋白
,
另一些
RNA
前体 经加帽加尾作为病毒的子
代基因组
RNA,
与结构蛋白装配成核衣壳。最后病毒核衣壳 经过细胞膜以出芽方式形成完整
病毒体释放到细胞外。

吸附、穿入细胞
:

刺突
(gp120)
＋细胞受体
(CD4)
和共受




















体
(CXCR4
、
CCR5)
，膜融合
(gp41);
脱壳
:
胞浆内
,
释放
RNA;
逆转录
:
胞浆内
,
逆转录酶
, RNA
酶
H;





RNA(＋
)
→
cDNA(-)
→
RNA:DNA
杂交体→dsDNA
→细胞核

整合至宿主细胞染色体
:
细胞核内
,
整合酶
,
形成前病毒；






前病毒活化
:
LTR (
启动子
,
增强子
), RNA
多聚酶Ⅱ
;

































































（脱壳）





（潜伏感染）