流感病毒由68%~70%的蛋白質、1%~2%的核糖核酸(RNA)、20%~25%脂質和5%~8%的糖組成。病毒蛋白質含有5種多肽,即血凝素、神經氨酸酶、基質蛋白、核蛋白和多聚酶。
(1) 正粘病毒基因組組成
〖HT5SS〗流感病毒的基因組是由8個分節段的單鏈、負股RNA組成,其中4、6號兩個節段編碼病毒囊膜糖蛋白,比較而言,丙型流感病毒僅編碼單一表面糖蛋白,因而丙型流感病毒的基因組由7個RNA節段組成。流感病毒基因組片段具有共同的特點:所有的RNA節段均具有相同的5’端,它由13個核苷酸所組成;3’端由12個高度保守的核苷酸組成,靠近3’端的第四個堿基,有些毒株為U,有的為C。在這些共同序列中,有部分序列可反向互補,這一點對病毒RNA的復制很重要;在每一節段靠近5’端15~21核苷酸處有一保守區,其序列為polyU。這一保守區在病毒mRNA合成時是產生polyA的信號。因為每一RNA節段的3’和5’端有部分序列互補,所以每個RNA節段呈鍋柄環狀。第1~6個節段各編碼一個病毒蛋白,7、8節段則編碼2個病毒蛋白,這樣甲、乙型流感病毒具有10種蛋白多肽,推論丙型流感病毒具有9種蛋白多肽,可目前僅證實8種。核酸具體編碼見表24-3。由于流感病毒的基因組分節段的結構特點,導致了基因組的易變性和具有很高的重組率。流感病毒RNA總分子量為59~63MD。甲、乙和丙型流感病毒基因組的大小和堿基組成不盡相同,AU∶AC的比率甲型為1:25;乙型為1:42;丙型為1:46。提純的流感病毒RNA不具有感染性,需與一些具有多聚酶活性的蛋白結合在一起才具有感染性。
(2) 正粘病毒核蛋白(NP)
流感病毒的核蛋白,分子量約60kDa,是單體磷酸化的多肽,是構成核衣殼的主要成分。核蛋白具有型特異性,根據其抗原性的不同,可將流感病毒分為甲、乙、丙三型,它是可用補體結合試驗方法測定的型特異抗原,即可溶性抗原。它沒有感染性,在病毒粒子內部卷曲成螺旋狀結構,是病毒核酸外面的一種蛋白質,但它并不把核酸完全包被起來,因而核衣殼仍對核糖核酸酶敏感。核糖核酸被酶裂解后,核蛋白亞單位仍然存在,推測核蛋白自身形成一種內聚結構。核蛋白是一種多功能蛋白質,除了形成病毒的核衣殼外,在病毒基因組的轉錄和復制中也可能起作用。在確定病毒的宿主特異性方面也有作用,例如根據對許多流感病毒NP基因的研究,可將它們分為5個不同的組,所有的禽流感病毒分為兩個組,馬流感病毒分為兩個組,豬流感病毒分在一個組。核蛋白的磷酸化取決于宿主細胞,與病毒感染的宿主譜有關。核蛋白分子至少具有3個獨立的抗原位點,借助于單克隆抗體和多克隆抗體進行研究,發現所有被測毒株都有一個共同位點,針對這一位點的單抗可抑制病毒RNA分子的體外轉錄。針對核蛋白的單克隆抗體不能給動物提供被動保護,用提純的NP免疫動物,也只能產生很微弱的抗感染能力,但NP是細胞毒性淋巴細胞識別的主要抗原。
(3) 正粘病毒基質蛋白(matrixproteins,MA)
基質蛋白是一種非糖基化蛋白,是由甲、乙型流感病毒的7RNA節段、丙型流感病毒的6RNA節段編碼。非糖基化蛋白存在于囊膜蛋白的內側,也稱為內膜蛋白,是病毒粒子的主要蛋白。片段7或6有兩個讀碼框架,可轉錄出兩個mRNA,分別翻譯出一種蛋白質。因此流感病毒的基質蛋白有兩種,即M1和M2。M1由252個氨基酸殘基組成,分子量約26kDa,它是病毒的主要結構蛋白,占流感病毒蛋白總量的40%。這種蛋白也具有型特異性,其抗原性的差異是流感病毒分型的依據之一。M1位于病毒囊膜的類脂雙層內側、核衣殼的外側,是維持病毒形態的結構蛋白。另外M1還可在感染細胞的細胞核、細胞質和細胞膜上發現。研究表明,M1的氨基端含有一親水區,羧基端與病毒的轉錄酶之間相互作用。流感病毒的M1具有多種功能,除維持病毒粒子的形態外,還能調節病毒轉錄酶的活性,另外在子代病毒粒子裝配過程中也起重要作用。據報道,M1單克隆抗體不能給動物提供被動保護。M2由97個氨基酸殘基組成,分子量大約為15kDa,由片段7轉錄的第二個小mRNA翻譯出。M2也是一種跨膜蛋白,主要以四聚體形式存在于感染細胞的細胞膜上,另外也是病毒囊膜上的蛋白組分之一。每個病毒粒子大約含有14~68個M2分子。流感病毒M2的主要作用是在HA合成過程中作為質子通道控制高爾基體內的pH值;在病毒脫殼時酸化病毒粒子的內部環境;另外在病毒裝配過程中也起作用。流感病毒M2的氨基酸序列很保守,在所檢測的毒株中,其同源性高達90%。這種蛋白在感染細胞的細胞膜上與I類糖蛋白相似,即氨基端在細胞外,羧基端在細胞內。細胞外部分為18~23個氨基酸,19個氨基酸殘基組成的疏水區插入細胞膜內,羧基端的54個氨基酸位于細胞質內。氨基端的10個氨基酸非常保守,在所測的禽流感和人流感病毒中,其序列幾乎完全相同。研究表明,針對M2氨基端的單克隆抗體可抑制病毒蝕斑的增大,其作用方式與抗神經氨酸酶抗體的作用方式相同。用這種單抗篩選突變株時,不僅引起M2的突變,還能引起M1的突變。
(4) 正粘病毒聚合酶(polymerase)
流感病毒的聚合酶由三種成分組成,它們是PB1、PB2、PA。這三種蛋白質是病毒粒子中分子量最大的蛋白質,分別為PB196kDa,PB287kDa,PA85kDa。這三種蛋白質在氨基酸序列上有一共同特點,都含有一特異的親核序列區,其作用是使這幾種蛋白質在胞漿合成后能順利進入細胞核。所以在感染細胞的細胞核內都可發現這三種蛋白成分。流感病毒聚合酶復合體在病毒粒子中所處的位置目前已經清楚。三種蛋白質位于病毒基因組的3’末端,免疫電鏡技術已直接觀察到這一復合體位于每一個核殼體的一端。聚合酶復合體的三種成分分別由不同的基因組片段編碼。PB1由片段2編碼,共757個氨基酸殘基。其功能是在病毒mRNA合成起始后使之逐漸延長;在模板RNA(cRNA)和病毒RNA(vRNA)的合成過程中也靠PB1的作用使合成鏈增長。PB2由片段1編碼,大約759個氨基酸殘基。其作用是在病毒mRNA轉錄的起始階段,識別并結合在5’端I型帽子結構。另外它還具有限制性內切酶活性,參與宿主mRNA帽子結構的切割。PB2在病毒cRNA和vRNA合成過程中的作用還不清楚,因為這些過程不需要宿主mRNA的帽子結構做引物。PA由片段3編碼,由716個氨基酸殘基組成。在病毒RNA轉錄和復制過程中,PA與PB1和PB2在一起隨鏈的延長而移動,因此推測PA與PB1和PB2共同構成RNA聚合酶復合體。但PA在病毒RNA合成過程中的作用還不清楚,有人認為可能是一種蛋白激酶或解旋蛋白。
(5) 正粘病毒非結構蛋白(nostructuralproteins,NP)
甲、乙型流感病毒的非結構蛋白由片段8編碼,丙型流感病毒由片段7編碼。片段8或7也有兩個讀碼框架,可編碼兩種蛋白質即NS1和NS2,兩者的分子量分別為25kDa和12kDa。主要在胞漿內,在病毒粒子內不存在這兩種蛋白成分。流感病毒非結構蛋白的功能還沒有徹底搞清,可能在病毒復制過程中起一定作用,NS2還可能有調節非結構蛋白合成的作用。在細胞感染流感病毒的早期就可發現細胞核內有大量的NS1聚集,另外還可在細胞漿內發現。NS2合成較晚,主要存在于細胞胞漿,也可在細胞核內發現。序列分析表明,NS1和NS2有70個氨基酸的重疊,并且在氨基端有9個氨基酸是相同的。NS1蛋白含有兩個核定位信號區,其中34~38位氨基酸殘基處的信號區非常保守,在所有甲型流感病毒中都相同。第二個信號區在203~237位氨基酸殘基處,在大多數甲型流感病毒中都有這一序列。野外分離的禽流感病毒的某些毒株,NS1蛋白的羧基端有氨基酸缺失現象。不同亞型毒株的NS在帶電性和磷酸化方面有很大差異。用多克隆抗血清對NS1的抗原性進行研究,結果發現,不同亞型毒株之間存在明顯的交叉反應。從人、豬、馬分離的甲型流感病毒,其NS1的抗原性非常相似,一般方法難以區分,而禽流感病毒株的NS1其抗原性有變異。