Question

病毒的结构和非结构蛋白：病毒学常见概念 III

Answer 1

2010年我硕士毕业答辩，当天的答辩主席是业界声名显赫的童光志教授。现在回想，那天整体普遍答辩的一般，当童教授向某同学提问关于猪瘟病毒结构和非结构蛋白的问题时，该同学竟然不知有“结构和非结构蛋白”的概念。

应该说，病毒的结构和非结构蛋白是病毒学领域的基本概念，即使不能深入了解，也至少应略知一二，何况该同学硕士期间花费了三年时间专职从事了病毒学的科研工作。今天就简单谈谈这两个概念吧。

首先谈谈结构蛋白。结构蛋白是构成病毒结构的必需蛋白，可以是一种，例如圆环病毒和细小病毒。但更常见的是多种结构蛋白，如副粘病毒、布尼亚病毒等等。举个生动的例子吧，之所以称之为结构蛋白，因为少了其中任何一种，都不是一个完整的病毒颗粒，这就类似于人体，一定不能缺少心、肝、脑、肺等重要器官。若通过反向遗传技术，试图敲除某结构蛋白从而拯救重组病毒，通常也是徒劳的。

以麻疹病毒为例，该病毒有六种结构蛋白（N、P、M、F、H、L），各司其职，一个都不能少。N蛋白负责包装基因组以形成核衣壳；P蛋白作为辅助蛋白帮助RdRp行使mRNA转录和基因组复制功能；M蛋白为病毒颗粒的骨架蛋白，负责支撑病毒的外层；F蛋白为融合蛋白，负责病毒膜与细胞膜的融合；H蛋白为病毒的配体，负责与细胞受体结合；L蛋白为RdRp，负责mRNA转录和基因组复制。再举一个圆环病毒的例子，圆环病毒应该是目前已知最简单的病毒了，只含有一种结构蛋白（Cap蛋白），病毒外壳是由60个Cap蛋白构成的正二十面体对称状衣壳。

再谈谈非结构蛋白。非结构蛋白，顾名思义，虽可被病毒翻译，但通常不被包装进入完整的病毒颗粒。然而，也有少数非结构蛋白可以包装进病毒颗粒，例如流感病毒等。病毒之所以要在细胞内表达非结构蛋白，是因为其虽然不属于病毒结构组成部分，但对于病毒的复制、调控、免疫等一系列作用至关重要。有时候非结构蛋白比结构蛋白还多，例如口蹄疫病毒。某些非结构蛋白对于病毒的生理特性而言是非必需的，如果敲除掉，不会明显影响病毒的生长特性，这就类似于生理有缺陷的人，例如少了一个手指，但不影响日常生活。有些非结构蛋白可能与病毒的毒力相关，例如是干扰素的拮抗剂。通过反向遗传，把此类非结构蛋白基因敲除，如果依然能拯救出重组病毒，且病毒生长动力学未受明显影响，若再能证明重组病毒的毒力大大降低，那么这个非结构蛋白缺陷病毒株就可以作为候选疫苗株使用。

通常而言，结构越简单的病毒，其非结构蛋白对于病毒行使其生理功能而言，就越是不可缺少的。反之，结构越复杂的病毒（例如痘病毒、杆状病毒、腺病毒等），我们通常就可以按照具体意图敲掉一些非结构蛋白。

以上简单讨论了一点病毒结构蛋白和非结构蛋白的知识，该领域的研究一直是分子病毒学研究的热点，永不过时，非常重要，即使不能深入了解，但作为一个研究病毒的硕士毕业生，对这两个概念一无所知，就有点说不过去了。2020-03-30

F. Liu