第十一章 疱疹病毒科(Herpesviridae)

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。

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（Alphaherpesvirinae）、乙型疱疹病毒亚科（Betaherpesvirinae）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（Simplexvirus）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 virus）、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（Cytomegalovirus）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（Lymphocryptovirus）和蛛猴疱疹病毒属（Rhadinovirus）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）、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CsCl中的浮密度为1.20～1.29 g/cm3。

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。

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（单纯疱疹病毒），因而可以形成4种异构体：P（原型）；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（EAV）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（CCV），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）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H.ateles；或内部和外侧都有，如美洲兔的H.sylvilagus。

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。

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 bp）。

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HSV2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US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EBV的EBNA1、2、3，Bam 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、HSVHSV1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IE（立即早期）、DE（早期或晚早期）和L（晚期）三类。

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DNA复制后大量增加（γ-1，β/γ，准晚期或早/晚期）。