病毒體在細胞外是處于靜止狀態(tài),基本上與無生命的物質(zhì)相似,當病毒進入活細胞后便發(fā)揮其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系統(tǒng),不具有合成自身成份的原料和能量,也沒有核糖體,因此決定了它的專性寄生性,必須侵入易感的宿主細胞,依靠宿主細胞的酶系統(tǒng)、原料和能量復制病毒的核酸,借助宿主細胞的核糖體翻譯病毒的蛋白質(zhì)。病毒這種增殖的方式叫做“復制(Replication)”。病毒復制的過程分為吸附、穿入、脫殼、生物合成及裝配釋放五個步驟,又稱復制周期(Replication cycle)。
一、吸附
吸附(Adsorption)是指病毒附著于敏感細胞的表面,它是感染的起始期。特異性吸附是非常重要的,根據(jù)這一點可確定許多病毒的宿主范圍,不吸附就不能引起感染。細胞與病毒相互作用最初是偶然碰撞和靜電作用,這是可逆的聯(lián)結(jié)。脊髓灰質(zhì)炎病毒的細胞表面受體是免疫球蛋白超家族,在非靈長類細胞上沒有發(fā)現(xiàn)此受體,而猴腎細胞、Hela細胞和人二倍體纖維母細胞上有它的受體,故脊髓來質(zhì)炎病毒能感染人體鼻、咽、腸和脊髓前角細胞,引起脊髓灰質(zhì)炎(小兒麻痹)。水磨石病毒的細胞表面受體是含唾液酸(N-乙酰神經(jīng)氨酸)的糖蛋白,它與流感病毒表面的血凝素剌突(受體連結(jié)蛋白)有特殊的親和力,如用神經(jīng)氨酸酶破壞該受體,則流感病毒不再吸附這種細胞。此外,HIV受體為CD4;鼻病毒的受體為細胞粘附分子-1(1CAM-1);EB病毒的受體為補體受體-2(CR-2)。病毒吸附也受離子強度、pH、溫度等環(huán)境條件的影響。研究病毒的吸附過程對了解受體組成、功能、致病機理以及探討抗病毒治療有重要意義。
二、穿入
穿入(Penetration)是指病毒核酸或感染性核衣殼穿過細胞進入胞漿,開始病毒感染的細胞內(nèi)期。主要有三種方式:(1)融合(Fusion),在細胞膜表面病毒囊膜與細胞膜融合,病毒的核衣殼進入胞漿。副粘病毒以融合方式進入,如麻疹病毒、腮腺炎病毒囊膜上有融合蛋白,帶有一段疏水氨基酸,介導細胞膜與病毒囊膜的融合。(2)胞飲(Viropexis),由于細胞膜內(nèi)陷整個病毒被吞飲入胞內(nèi)形成囊泡。胞飲是病毒穿入的常見方式,也是哺乳動物細胞本身具有一種攝取各種營養(yǎng)物質(zhì)和激素的方式。當病毒與受體結(jié)合后,在細胞膜的特殊區(qū)域與病毒病毒一起內(nèi)陷形成膜性囊泡,此時病毒在胞漿中仍被胞膜覆蓋。某些囊膜病毒,如流感病毒借助病毒的血凝素(HA)完成脂膜間的融合,囊泡內(nèi)低Ph環(huán)境使HA蛋白的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而介導病毒囊膜與囊泡膜的融合,病毒核衣殼進入胞漿。(3)直接進入,某些無囊膜病毒,如脊髓灰質(zhì)炎病毒與受體接角后,衣殼蛋白的多肽構(gòu)形發(fā)生變化并對蛋白水解酶敏感,病毒核酸可直接穿越細胞膜到細胞漿中,而大部分蛋白衣殼仍留在胞膜外,這種進入的方式較為少見。
三、脫殼
穿入和脫殼是邊續(xù)的過程,失去病毒體的完整性被稱為“脫殼(Uncoating)”。人脫殼到出現(xiàn)新的感染病毒之間叫“隱蔽期”。經(jīng)胞飲進入細胞的病毒,衣殼可被吞噬體中的溶酶體酶降解而去除。有的病毒,如脊髓灰質(zhì)炎病毒,在吸附穿入細胞的過程中病毒的RNA釋放到胞漿中。而痘苗病毒當其復雜的核心結(jié)構(gòu)進入胞漿中后,隨之病毒體多聚酶活化,合成病毒脫殼所需要的酶,完成脫殼。