第十一章 疱疹病毒科(Herpesviridae)

2021年2月7日发(作者：子宫抹片)

第十一章

疱疹病毒科（
Herpesviridae
）

疱疹病毒是一群较大 的包有囊膜的双链
DNA
病毒，现已分离到的本科成员至少在
80
个种以上。 它可以感染人和许多动物包括哺乳类动物、鱼、蛙、啮齿动物、鸟、有袋目动
物，甚至有可能包括软体动 物和真菌。

这类病毒主要侵犯外胚层来源的组织，包括皮肤、粘膜和神经组织，初次感染后， 常
可造成潜伏状态，并反复发作，可达多年甚至终生。某些疱疹病毒可能是动物和禽类肿瘤
的病 原因子，其中马立克氏病病毒是已经确认的首例，医学上也开始注意到某些疱疹病毒
可能与人的癌症有关 。由于疱疹病毒的广泛致病性及在潜伏感染和致癌方面的作用，这类
病毒已引起病毒学者的普遍重视。< br>
第一节

疱疹病毒的一般特征

一、疱疹病毒的分类

疱疹病毒科下分甲型疱疹病毒亚科（
Alphaher pesvirinae
）
、乙型疱疹病毒亚科
（
Betaherpesvir inae
）和丙型疱疹病毒亚科（
Gammaherpesvirinae
）
。

（一）甲型疱疹病毒亚科

该亚科包含单纯疱疹病毒属（
Sim plexvirus
）和水痘病毒属（
Varicellavirus
）两个
属。在这两属中主要的病毒有：

1
．单纯疱疹病毒属：
有人疱疹病毒
1
型（单纯疱疹病毒
1
型）
〔
Human
herpesvirus
1
（
Herpes simplexvirus type I
）
〕
、人疱疹病毒
2
型（单纯疱疹病毒
2型）和羊疱疹病毒
2
（
bovine herpesvirus 2
）
，另外，
cercopithecine
疱疹病毒是可能的种。

2
．水痘病毒属：
有伪狂犬病毒（
Pseudorabies
vi rus
）
、水痘
-
带状疱疹病毒（人疱疹
病毒
3
型 ）
、马鼻肺炎病毒、牛传染性鼻气管炎病毒、马疱疹病毒
1
型（马流产病毒）
、马
疱疹病毒
3
型（交媾疹病毒）
、猫疱疹病毒
1
型、猕猴 疱疹病毒
1
型、传染性喉气管炎病毒
等。

（二）乙型疱疹病毒亚科

本亚科包含巨细胞病毒属
（
Cytome galovirus
）
和鼠巨细胞病毒属
（
Muromegalovirus
）
两个属。该两属中的重要病毒有：

1
．巨细胞病毒属：
有人疱疹病毒
5
型（巨细胞病毒）
、马巨细胞病毒（马疱疹病毒
2
型 ）
、猪巨细胞病毒等。

2
．鼠巨细胞病毒属：
有小鼠巨细胞病毒（ 鼠疱疹病毒
1
型）
、大鼠巨细胞病毒（大鼠
疱疹病毒
2
型）
、豚鼠巨细胞病毒（豚鼠疱疹病毒
1
型）等。

（三）丙型疱疹病毒亚科

本亚科包含淋巴滤泡病毒属
（
Lymph ocryptovirus
）
和蛛猴疱疹病毒属
（
Rhadinovirus
）

1
两个属，主要的种有：

1
．淋巴滤泡病 毒属：
有人疱疹病毒
4
型（
EB
病毒）
、鸡疱疹病毒
2
型（马立克氏病病
毒）
、火鸡疱疹病毒（火鸡疱疹病毒
1
型）< br>、兔疱疹病毒
1
型、恶性卡他热病毒（牛疱疹病
毒
3
型）等。

2
．蛛猴疱疹病毒属：
有蛛猴疱疹病毒
2
型等。

疱疹病毒各亚科的主要生物学特征

特

征

在细胞培养上病毒繁
殖速度和传播

细胞致病变作用

宿主范围

隐性感染

α

快

β

较慢

作用慢，细胞先胀大而
后被杀死

较窄

在不同组织引起隐性
感染

γ

不同

杀死感染细胞

不同

可以在神经节潜伏

不同

较窄

常侵犯淋巴细胞和淋巴样母
细胞导致隐性感染


二、疱疹病毒毒粒的一般特征

（一）形态与结构

疱疹病毒系球形带囊膜的较大病毒，直径为
200
～
300 nm
，重约
1000
～
2000 Md
，在
3
Cs Cl
中的浮密度为
1.20
～
1.29 g/cm
。主要由核芯、衣 壳、壳皮和囊膜
4
个结构成分所组
成。核芯由双股线状
DNA
与蛋白 质形成的纤维卷轴组成，超薄切片可见为均匀一致的圆形
电子致密区，但有时看到花纹样结构，其纤维的 末端固定于衣壳下侧。核芯的直径为
30
～
70 nm
。衣壳直径为
100
～
110 nm
，有
162
个壳粒，排列成
20
面体，衣壳可能由三层组成，
中层和内层系无特定形态的蛋白质 薄膜，外层是由
162
个互相连接呈放射状排列具有中空
轴孔的壳粒构成，壳粒的大小 约
12.5
×
9.5 nm
。衣壳的周围常有一层无定形的球状物质所
覆盖称为壳皮（
Tegument
）
，或称皮层，在负染色标本中常呈纤维样，不同 疱疹病毒的皮层
厚度不同，即使在同一细胞内增殖的病毒粒子的皮层厚度也不一样。再外层为类脂双层膜
的囊膜，至少由两层以上的结构组成，其质柔软，厚薄不匀称，上有短的突起，但对其构
造和排 列情况以及功能等，尚无所知。

（二）化学组成

疱疹病毒的
DNA
为双股线状，分子量为
85
～
150
Md
，其中带状疱疹病毒
DNA
最小，为
85 Md
，而巨细胞病毒
DNA
最大，为
150 Md
。大多数疱疹病毒 的鸟嘌呤和胞嘧啶（
G+C
）含
量较高，
两者之和常在
55
%
以上，
其中最高的如牛鼻气管炎病毒和伪狂犬病病毒，
达
72%
。
线状双股
DNA
中有末端重复序列和内部重复序列，其重复序列的数量和长 度在不同的疱疹
病毒中也有较大差异。疱疹病毒
DNA
链中有缺口，所以碱变性以后可 使
DNA
变小和呈现不
均一性。其线状
DNA
通过互补区也可以环化 。

疱疹病毒毒粒中至少有
33
种蛋白，分子量为
15
～
275
Kd
，其中
6
～
8
种位于囊膜。在

2
受染细胞中可以检出大约
20
种病毒特异性蛋白，
后者不构成毒粒的成分。< br>大约一半的蛋白
是糖蛋白，有些是磷酸化的，至少有
6
个磷酸化蛋白质。衣壳中 含有
157
、
55
、
36
和
25
Kd
4
种蛋白质。

分离的病毒
DNA
也有感染性，但不能完全 排除混有蛋白分子。无囊膜的核衣壳更具有
感染性，
但仍比完整毒粒为小。核衣壳是主要的细胞 内颗粒，壳皮和外膜是它通过核膜和
/
或浆膜时获得的。

第二节

疱疹病毒基因组结构的特点

一、异构体结构

多数疱疹病毒的基因 组由两个互相连接的长节段（
L
）和短节段（
S
）
DNA
所 组成，有
的疱疹病毒其
S
、
L
节段可颠倒排列，如
HSV< br>（单纯疱疹病毒）
，因而可以形成
4
种异构体：
P
（原型）< br>；
IS
（
S
节段颠倒）
；
IL
（
L
节段颠倒）和
ISl
（
S
和
L
节段均倒置）
。

在疱疹病毒科中，其病毒基因组的大小和结构有相当大的差异。目前已知有
7< br>种不同
的疱疹病毒基因组结构形式，其中人类疱疹病毒有
4
种。松鼠猴疱疹病毒
DNA
是
HSV
以外
研究得较为详尽的病毒。它的基因组结构很独特 ，其
L
节段长约
100 kb
，
G+C
含量低，在
其两侧通过
30
个拷贝的约
1
kb
的串联重复，高
G+C
含量序列（
H
）的部分环状变换排列而
连接起来。在马流产病毒（
E AV
）和伪狂犬病病毒（
PRV
）
，只有
S
倒置重复序列， 在
L
节段
未发现有倒置重复序列，并固定在一个方向。在海峡鲇鱼病毒（
CC V
）
，其基因组较小（
120
kb
）
，也发现有的大的直 接末端重复序列为其基因组结构的特点。但东半球猴
CMV
（巨细胞
病毒）以及马和小 鼠
CMV DNA
（
220 kb
）是一种无倒置序列结构、缺少
L
和
S
节段的线状
分子，
EBV
（
EB
病毒 ）
DNA
则是一种无倒置序列结构的线状分子，其内部串联重复区（
IR
）< br>都向着分子的一端。

综上所述，疱疹病毒基因组的结构，从进化的角度来说，最古老、 原始的脊椎动物疱
疹病毒是
CCV
和
Lucke
蛙瘤病毒，后者只有 单一的末端直接重复序列。在鸟和哺乳类动物
的非嗜淋巴属的疱疹病毒则发展成
L
和< br>S
倒置重复结构，如
HSV
、
MDV
（马立克氏病毒）以及西半球猴
CMV
；缺少
L
节段倒置的变种有
VZV
（ 水痘
-
带状疱疹病毒）
、
PRV
（伪狂犬病病
毒）
，
EAV
（马流产病毒）等；两套倒置均丢失的变种有东半球猴
CMV
，还可 能包括树鼩的
疱疹病毒。
在一种东半球
CMV
的基因组中，
其内部倒 置重复区被从细胞来源的
CA
重复序列
所替代。另一方面嗜淋巴性的疱疹病毒则发展成 大套的内部直接重复序列，如人和东半球
猴的
EBV
样病毒；或外侧直接重复序列，如 西半球猴松鼠猴疱疹病毒和

；或内部
和外侧都有，如美洲兔的
agus
。

在目前所研究过的疱疹病毒中，其基因组的一个末端或两个末端有不均一现象，这主要是由于串联重复序列拷贝数不同所造成的。

二、基因组内部串联重复序列
< br>各自疱疹病毒基因组，除上述在大范围的结构上有差异之外，在内部的序列结构上也
有差异，特别 是串联重复序列结构有很大的不同。这些内部重复序列
G+C
含量很高，有些
还是在编 码区；有些是细胞
-
病毒
DNA
的同源位点。


3
三、基因组末端结构

早在
1975
年就发现
HSV
基因组的末端有直接重复序列，称为“
a
”区。
DNA
序列分 析
表明，
HSV1
的“
a
”区为
400 bp
，而
HSV2
则为
250 bp
。不同
HSV1
毒株“
a
”区大小的变
异与内部短串联重复序列的数目有关，
HSV1和
HSV2
的“
a
”区很少同源性。
“
a
”区 是由短
的直接重复序列单元（
20
bp
）所构成，其数目的多少引起
HSV
L
节段内末端和外末端的 不
均一性。
HCMV
（人巨细胞病毒）
DNA
L
节段的内末端有比
HSV
大的类似的结构（～
800
b p
）
。
S
节段的外末端也因重复序列数目的不同而呈不均一性。但是，小鼠< br>CMV
的线状基因组仅
含一短的
30 bp
的直接重复序列。
VZV
（水痘
-
带状疱疹病毒）
DNA
序列分析却表明其
L
节
段末端有
-88
bp
的倒置重复序列，
S
节段 末端有一长的倒置重复序列，为
7319
bp
。
EBV
的
DNA
末端也是不均一的，有多至
5
个
550 bp
序列的差异，随机分布在其线状
DNA
的两个外
侧末端。

几乎所有疱疹病毒
DNA
的一个末端都含有一组
28 bp
的保守序列：
CCCCGGGGGGG-
TGTTTTTGATGGGGGGG
。至于从复制型的
HSV
DNA
切割并包装成成熟
HSV
DNA
分子的信号，其
本 质及精确的定位尚不清楚，但有可能在
a
区。这一功能是造成
L
和
S
倒置形成异构体的
根本机制。

四、不同疱疹病毒基因组的比较
< br>人类
5
种主要的疱疹病毒基因组的全序列测定即将完成，届时可以得到这几种疱疹病毒基因组结构比较的精确资料，目前的资料是零星的。

HSV1
和
HS V2
在核苷酸水平上有
50%
的同源性，
而酶谱分析研究表明，
两种
DNA
分子在
物理结构上是十分相似的，尽管
HSV2
的
U S
区比
HSV1
（
MP
）的约长
3
kb
。两种
DNA
分子同
源性较差的区段位于
G+C
丰富的
L< br>和
S
节段的倒置重复区。与
HSV
最接近的动物疱疹病毒
是牛 乳腺炎病毒（
BMV
）
，它与
HSV
的同源性分布于整个基因组，它 不同于其它许多动物疱
疹病毒，仍保留其倒置
L
节段的结构。严格条件下的杂交试验表 明，
HSV
与关系较远的动
物疱疹病毒的基因组序列的保守区，位于
L
节段的中部，特别是
HSV1 DNA
的
DNA
多聚酶
/
主要
DNA
结合蛋白区段。

对各种疱疹病毒基因组比较认为，各种疱疹病毒 基因组之间，一方面在结构和某些基
因序列之间有一定的同源性，另一方面，确也有相当的不同。例如< br>EBV
的
EBNA1
、
2
、
3
，
B am H I M
区的可为丁酸钠诱导的两个早期核抗原，在
HSV
中尚未发现有上述 类似的基因
产物。

第三节

基因转录与调节

一、
HSV
HSV
1
基因组的全序列已经测定，共
152260
bp
，可分为
UL
、
US
、
TRL
、
TRS
、
IRL
和
IRS
各区段。
UL
有
56
个功 能片段，
US
有
12
个功能片段。
HSV1
全基因组
G+C %
为
68.3%
，目前
可以识别的基因数为
72
个，编码
70
个不同的蛋白。

美国芝加哥的
Roizman
首先把
HSV
的基因转录分为三类，即
α
、
β
、
γ
；同时在英国
Glasgow
的
Subak-Sharp
则分为< br>IE
（立即早期）
、
DE
（早期或晚早期）和
L
（晚 期）三类。

4
早期基因转录是指
DNA
复制之前的转录，晚期基 因转录是指或是在绝对依赖于
DNA
的复制
（
γ
-2
或真正 的晚期）
，
或者虽然在
DNA
复制前就开始合成，
但在
DN A
复制后大量增加
（
γ
-1
，
β
/
γ，
准晚期或早
/
晚期）
。
IE
（
α
）
mRNA
的合成不需要任何病毒基因产物，
而
DE
（
β）
mRNA
的合成则需
IE
蛋白的合成才能进行。

α
基因大约占基因组的
10%
，主要集中在倒置重复序列区段，但是一般来说，早期或< br>晚期基因是随机分布在全基因组的，有
60
多个转录物。
α
基因有5
个，即
α
0
、
α
4
、
α
2 2
、
α
27
和
α
47
，随后的基因有
β< br>1
、
β
2
、
γ
1
和
γ
2< br>，这都需要
α
基因的产物才能转录，

特别是
α
4< br>基因的产物，
α
4
是主要的反式激活的调节蛋白。

α
0
的全基因位于
L
节段的重复区，
α
4
的全基因则位于
S
节段的重复区，
α
22
和
α
4 7
基因则位于
S
节段重复区与独特区的交界
处，
α
27基因则位于独特区，但仍接近于
L
节段重复区与独特区的交界处。

所有的
HSV
α
基因产物除
α
47
之外，
均是磷酸化的核蛋白。
HSV
1

VF65
基因编码的蛋白，脯氨酸十分丰富，也是一种磷酸化的核蛋白，与以前所知的调节蛋白无同源性。
VF65
蛋 白
可从受染的细胞中或病毒毒粒中提取，它能激活
HSV
立即早期启动子。由于没有< br>DNA
结合
性质，它通过与细胞因子的相互作用，结合于
TAATGARAT< br>序列上才发挥启动子激活作用。

另一个
HSV
基因转录的调节蛋白是
128
Kd
的
DNA
结合蛋白，
后者对病毒
DNA
的复制以
及对晚期多肽的合成 和维持在正常水平是必需的，
它是
DE
产物，
非磷酸化蛋白，
也结合 单
链
DNA
，也对早期基因的表达起作用。

二、
VZV
VZV
基因组全序列已经测定，全长
124884
bp
，
G+C
含量为
46.02%
，其中
UL
共
104836 < br>bp
，
G+C
为
44.33%
；
Trl
和< br>IRL
各为
88.5
bp
，
G+C
为
68 .3%
；
US
共
5232
bp
，
G+C
为
42.7%
；
TRS
和
IRS
各为
7319.5 bp
，
G+C
为
59.04%
。根据
DNA
序列推 导的功能片段有
71
个，其中
许多终止于
AATAAA
或
A TTAAA
序列附近。

疱疹病毒基因中含内含子的并不普遍，
HSV1基因组中只有
4
个是含有内含子的拼接基
因，
VZV
中
ORFs42
和
45
在该病毒表达过程中是可能拼接的，有的基因编码区有部分重叠。

第四节

疱疹病毒的糖蛋白

疱疹病毒的糖蛋白涉及病 毒与细胞的互相作用，病毒感染的病理过程、免疫原性以及
亚单位疫苗的研制。

一、
HSV
糖蛋白种类

在
HSV
感染的细胞中有
6
种糖蛋白：
Gb
、
gC
、
gD
、
gE
、
gG
和
gH
，这
6
种糖蛋白均存
在于病毒毒粒中，在
HSV2
中尚未发现
gH-1
。

二、不同疱疹病毒之间糖蛋白的同源性

EBV
的
DNA
全序列已经测定，
BXLF2 ORF
相当于
HSV1
的
gH-1
，
BALF4 ORF< br>相当于
HSV
的
gB
，而
EBV
的
gp 350
和
gp 220
在其它疱疹病毒中尚未找列相对应的。
EBV
基因组中的
BDLF3
和
BILF2
糖蛋白也未检定。

关 于
CMV
的
gp
，用单克隆检定的有
gA-F
，在
gA
上至少有
5
个抗原决定簇。
HCMV
基因
组的
Hind III F
片段序列分析表明，此处编码一个糖蛋白与
HSV- gB
、
VZV
的
gpII
和
EBV

5
的
BALF4
有高度同源性。

HCMV
基因组中的
L
片段中，又发现了与
HSV1 gH
，
EBV BXLF2
和
VZV gp III
同源的糖
蛋白，称
CMV-gH
。
马
HSV1
13g
Kd
糖蛋白，牛乳腺炎病毒
120
Kd
和
130
Kd
糖蛋白与
HSV- gB
在抗原性和结构上是相关的。

三、
HSV
糖蛋白的功能

目前所知
HSV
糖蛋白的功能有：

HSV
糖蛋白的功能


gB
在组织培养中病毒
繁殖所必需

在毒粒中存在

病毒吸附细胞

病毒进入细胞

细胞融合（
syn
）

细胞间传播

FC
受体

C3b-
受体

NK
特异性

中和活性

细胞免疫

+
+
+
+
+

—

—

+
+
+
gC
—

+
+
+
+

—

+(gG-1)
+
+
+
HSV
糖蛋白

gD

+
+

+

—

—


+
+
gE
—

+
+



+
—


+
+
gG

+




—

—


+
+
gH
+
+



+
—

—


+


四、
HSV
糖蛋白的抗原结构

gC-1
有
9个抗原决定簇，集中在
2
个不同的抗原结构域中。结构域
I
位于分子的< br>C
末
端部分；结构域
II
位于
N
末端，后者是由3
个重复的但不同的亚结构域所组成。

gD
有
8
个抗 原结构域，其中一些是型特异性的，另一些则是型共同的。抗原决定簇一
般是由
5
～< br>7
个氨基酸残基所组成，
不同的抗原决定簇有不同的结构，
连续性抗原决定簇是
由直接经多肽链连接的氨基酸残基所组成；而不连续性抗原决定簇的氨基酸残基不是直接
连接的 ，它们在一级结构上分散在各部分，由于蛋白折叠的缘故而连在一起。采用单克隆
抗体，可以区分这两类 抗原决定簇，在操作上，不连续性的抗原决定簇可在还原和碱处理
的变性条件下被破坏，而连续性的抗原 决定簇在此条件则可保留。
gD
的
8
个抗原决定簇，
gD-1
有
7
个，其中
3
个是连续性的，分别位于成熟糖蛋白分子的
268
～
287
、
340
～
356
和
11
～
19
位，另
4
个是不连续的，位于成熟分子的
N
端头< br>260
个氨基酸内。

五、机体免疫反应

用
HSV
毒粒或受染细胞免疫动物，所有
HSV
糖蛋白均可引起中和抗体的产生，纯化的
gB
、
gC
、
gD
和
E
可以分别地产生相应的中 和抗体，但
gD
引起中和抗体的能力最强，所以

6