今天介绍的病毒是阿尔法病毒(Alphavirus)，又名甲病毒。

        根据1971年戴维·巴尔的摩(David Baltimore)引入的病毒基因组组成的分类系统，阿尔法病毒属于披盖病毒(Togavirus)，具有正义RNA基因组。 有三十种阿尔法病毒能够感染各种无脊椎动物和脊椎动物，例如人、啮齿动物、鱼、鸟以及较大的哺乳动物(马)。由于阿尔法病毒种间的传播主要通过蚊子发生，该病毒成为虫媒病毒(节肢动物传播的病毒)集合的成员。 阿尔法病毒颗粒被包裹，直径为70nm，趋于呈球形(虽然略微多形)，并具有大小为40nm的等距几何体衣壳。

        阿尔法病毒是具有单正义RNA基因组的小型球形包膜病毒。 基因组总长度在11000至12000个核苷酸之间，并有一个5'帽和3'poly-A尾巴。四个非结构蛋白基因编码在基因组的5'的三分之二，而三个结构蛋白是从与基因组3'的三分之一共线的亚基因组mRNA翻译而来的。

        基因组中有两个开放阅读框(ORF)，即非结构性阅读框和结构性阅读框。 第一个是非结构性的，编码病毒RNA转录和复制所必需的蛋白质(nsP1-nsP2-nsP3-nsP4)。第二种编码三种结构蛋白：核心核衣壳蛋白C，以及作为异二聚体缔合的包膜蛋白P62和E1。病毒膜锚定的表面糖蛋白负责受体识别并通过膜融合进入靶细胞。

病毒的结构蛋白

       P62进入E2和E3的蛋白水解成熟会引起病毒表面的变化。E1、E2和E3的糖蛋白“尖峰”一起形成E1/E2二聚体或E1/E2/E3三聚体，其中E2从中心延伸到顶点，E1填充顶点之间的空间，而E3，如果存在，则位于钉的远端。当病毒暴露于内体的酸性时，E1从E2解离形成E1同三聚体，这对于将细胞膜和病毒膜一起驱动的融合步骤而言是必需的。阿尔法病毒糖蛋白E1是II类病毒融合蛋白，其结构不同于在流感病毒和HIV中发现的I类融合蛋白。塞姆利基森林病毒(Semliki Forest Virus)的结构显示出与黄病毒糖蛋白E相似的结构，其中三个结构域处于相同的一级序列排列中。E2糖蛋白的功能是通过其胞质域与核衣壳相互作用，而其胞外域负责结合细胞受体。 大多数阿尔法病毒会丢失外围蛋白E3，但在塞姆利基森林病毒中，它仍与病毒表面相连。

        阿尔法病毒颗粒组成除了衣壳蛋白C、E1和E2外，还有一种低水平的小型膜蛋白，称为TF。转录因子是在结构多蛋白翻译过程中-1程序化核糖体框架转移事件中产生的。阿尔法病毒感染细胞的TF有两种棕榈酰化状态，基底和最大，而未棕榈酰化TF检测不到。研究表明，在没有棕榈酰化的情况下，TF不会被整合到释放的病毒粒子中，这表明TF的棕榈酰化是病毒组装中的一个调控步骤。在TF蛋白中，含有调控其棕榈酰化状态的结构域。在转录因子的细胞质环的结构域III的突变和插入，增加了感染过程中发现的未棕榈酰化转录因子的水平，但仍未将其整合到病毒粒子中。结构域IV(TF独特的区域)的突变可能会影响基底和最大棕榈酰化之间的平衡。

非结构蛋白

      四个非结构蛋白(nsP1-nsP2-nsP3-nsP4)以单个多蛋白形式产生，构成了病毒的复制机制。多蛋白的加工以高度调控的方式发生，在P2 / 3连接处的裂解会影响基因组复制过程中RNA模板的使用。 该部位位于狭窄裂口的底部，不易接近。裂解后，nsP3会形成环绕nsP2的环结构，这两种蛋白质具有广泛的界面。

       nsP2的突变可产生非细胞病变病毒或在P2/P3界面区域聚集的温度敏感表型。与nsP2非细胞病变突变相反位置的P3突变阻止了P2/3的有效切割。这反过来又影响RNA感染性，改变病毒RNA生产水平。

病毒学特征

        该病毒的直径为60-70纳米。它被生物膜包裹成球形，具有约12000个碱基的正义RNA基因组。基因组编码两种多蛋白。 第一个多蛋白由四个非结构单元组成：从N端到C端的顺序是nsP1、nsP2、nsP3和nsP4。第二个是由五个表达单元组成的结构多蛋白：从N端到C端分别为衣壳C、E3、E2、6K和E1。从双链RNA中间体复制亚基因组正义RNA-26S RNA。这用以合成病毒结构蛋白的模板。大多数阿尔法病毒具有参与病毒RNA合成调节的保守结构域。

        直径为40纳米的核衣壳包含240个拷贝的衣壳蛋白，并具有T=4二十面体对称性。E1和E2病毒糖蛋白嵌入脂质双层中。 单个E1和E2分子缔合形成异二聚体。E1-E2异二聚体在E2蛋白和核衣壳单体之间形成一对一的接触。E1和E2蛋白介导病毒与宿主细胞之间的接触。

       已经鉴定出几种受体。 这些包括禁止素(prohibitin)，磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)，糖胺聚糖(glycosaminoglycans)和ATP合酶β亚基(ATP synthase β subunit)。

        病毒复制发生在细胞质内，病毒粒子通过细胞膜出芽而成熟，在那里病毒编码的表面糖蛋白E2和E1被同化。

        这两种糖蛋白是众多血清学反应和测试(包括中和和血凝抑制)的靶标。阿尔法病毒在这些反应中表现出不同程度的抗原交叉反应性，这形成了七个抗原复合物，30种以及许多亚型和变种的基础。E2蛋白是大多数中和表位的位点，而E1蛋白则包含更多保守的交叉反应性表位。

病毒的演化

        对阿尔法病毒分类的研究表明，这组病毒起源于海洋，特别是南大洋，随后又传播到了旧世界(亚欧大陆)和新世界(美洲大陆)。

      此属分为三个亚组：塞姆利基森林病毒亚组(Semliki Forest Virus、O'nyong-nyong Virus和Ross River Virus)。 东方马脑炎病毒亚组(东方马脑炎病毒和委内瑞拉马脑炎病毒)和辛德比斯病毒亚组。辛德比斯病毒(Sindbis)在地理上仅限于旧大陆，与东方马脑炎亚群(即新大陆病毒)关系更紧密，而与塞姆利基森林病毒亚群(在旧大陆中也发现)更为紧密。

阿尔法病毒全家福（粉红色粗体是人类阿尔法病毒）

Aura virus——奥拉病毒

Barmah Forest virus——巴玛森林病毒

Bebaru virus——贝巴鲁病毒

Cabassou virus——卡巴索病毒

Chikungunya virus——奇昆古尼亚病毒/基孔肯雅病毒

Eastern equine encephalitis virus——东方马脑炎病毒

Eilat virus——伊拉特病毒

Everglades virus——艾弗格拉德斯病毒

Fort Morgan virus——摩根堡病毒

Getah virus——盖塔病毒

Highlands J virus——高地J病毒

Madariaga virus——马达里亚加病毒

Mayaro virus——马亚罗病毒

Middelburg virus——密德堡病毒

Mosso das Pedras virus——莫索·达斯·佩德拉斯病毒

Mucambo virus——姆卡博病毒

Ndumu virus——恩杜茂病毒

O'nyong-nyong virus——奥尼昂-尼昂病毒/阿良良病毒

Pixuna virus——皮克苏纳病毒

Rio Negro virus——里奥·尼格罗病毒

Ross River virus——罗斯河病毒

Salmon pancreas disease virus——鲑鱼胰腺病毒

Semliki Forest virus——塞姆利基森林病毒

Sindbis virus——辛德比斯病毒

Southern elephant seal virus——南象海豹阿尔法病毒

Tonate virus——托纳特病毒

Trocara virus——特罗卡那病毒

Una virus——乌纳病毒

Venezuelan equine encephalitis virus——委内瑞拉马脑炎病毒

Western equine encephalitis virus——西方马脑炎病毒

Whataroa virus——瓦塔罗病毒

阿尔法病毒导致的疾病

        世界各地分布着许多具有引起人类疾病能力的阿尔法病毒。 较大的哺乳动物，例如人和马，通常是终宿主，或者在病毒传播中起较小的作用。 但是，对于委内瑞拉马脑炎病毒，该病毒主要在马中扩增。 在大多数其他情况下，该病毒会在蚊子，啮齿动物和鸟类中自然存在。

       阿尔法病毒感染是通过昆虫媒介(例如蚊子)传播的。 一旦人类被感染的蚊子叮咬，病毒就会进入血液，引起病毒血症。 阿尔法病毒也可以进入中枢神经系统，在那里它可以在神经元内生长和繁殖。 这可能导致脑炎，这可能是致命的。

        当一个人感染了阿尔法病毒时，其免疫系统可以起到清除病毒颗粒的作用。 阿尔法病毒能够引起干扰素的产生。 抗体和T细胞也参与其中。 中和抗体也起着防止进一步感染和扩散的重要作用。

        阿尔法病毒的感染通常不致死，但是非常非常的痛苦：感染性关节炎、脑炎、皮疹和发烧是最常见的症状。所以说，阿尔法病毒真是一个折磨人的恶魔！

        相比而言，阿尔法病毒中的东方马脑炎病毒、西方马脑炎病毒与委内瑞拉马脑炎病毒是阿尔法病毒中的另类——它们不喜欢折磨人，而是杀人。

       当前没有可用的阿尔法病毒疫苗，但是驱虫剂，防护服，繁殖场所破坏和喷洒的病媒控制是预防措施的选择。

        阿尔法病毒是基因治疗研究人员感兴趣的，特别是罗斯河病毒，辛德比斯病毒，塞姆利基森林病毒和委内瑞拉马脑炎病毒已全部用于开发基因载体的病毒载体。 特别令人感兴趣的是可以与阿尔法病毒包膜和逆转录病毒衣壳形成的嵌合病毒。 这样的嵌合体称为假型病毒。 逆转录病毒或慢病毒的阿尔法病毒包膜假型能够将它们携带的基因整合到潜在宿主细胞的广泛范围内，这些宿主细胞被阿尔法病毒包膜蛋白E2和E1识别并感染。 这些载体的逆转录病毒内部介导了病毒基因的稳定整合。 由于缺乏靶向性，在基因治疗领域中使用阿尔法病毒是有局限的，但是，通过在E2结构的非保守环中引入可变抗体结构域，已经靶向了特定的细胞群。 此外，使用完整的阿尔法病毒进行基因治疗的功效有限，这是因为几种内部阿尔法病毒蛋白参与了感染后凋亡的诱导，还因为阿尔法病毒衣壳仅介导了将mRNA的瞬时导入宿主细胞中。

         虽然这些限制都没有扩展到逆转录病毒或慢病毒的阿尔法病毒包膜假型，但是辛德比斯病毒包膜的表达可能导致细胞凋亡，并且在被辛德比斯病毒包膜假型逆转录病毒感染后将其引入宿主细胞也可能导致细胞死亡。辛德比斯病毒包膜的毒性可能是由构建为产生辛德比斯假型的包装细胞实现的非常低的生产效价的原因。 

        涉及阿尔法病毒的另一研究领域是疫苗接种。 阿尔法病毒容易被工程化以产生复制子载体，其有效诱导体液和T细胞免疫应答。 因此，它们可用于针对病毒，细菌，原生动物和肿瘤抗原进行疫苗接种。

        现在时间充裕，我刚好可以介绍一下典型的阿尔法病毒——盖塔病毒与辛德比斯病毒。

盖塔病毒简介

        盖塔病毒(Getah Virus、GETV)是阿尔法病毒属的蚊媒虫媒病毒。该病毒于1955 年在马来西亚首次从白雪库蚊中分离出来。 已知它会感染猪，但更常见的是影响马。该病毒是在橡胶种植园附近分离出来的；Getah这个词在马来语中是橡胶的意思。1978年9月至11月，日本赛马首次爆发盖塔病毒。盖塔病毒广泛分布于东南亚国家，少数变种可存在于北纬30°~50°之间，虽然之前的研究表明澳洲北部存在盖塔病毒，但最近这些研究受到了质疑。

病毒理化性质

      盖塔病毒是带有二十面体衣壳的包膜颗粒。 它的基因组是一个大约11.6kb长的正义单链 RNA。 它具有 5' 帽和 3' 多聚腺苷酸化尾部，因此在宿主细胞中直接充当信使 RNA (mRNA)。 基因组在 5' 端编码四种非结构蛋白，在 3' 端编码衣壳和两种包膜蛋白。 这是所有披膜病毒的特征。 复制是细胞质的且快速的。 基因组 RNA 在 5' 端部分翻译以产生非结构蛋白，然后参与基因组复制以及新基因组 RNA 和较短的亚基因组 RNA 链的产生。 该亚基因组链被翻译成结构蛋白。 病毒在宿主细胞表面组装并通过出芽获得包膜。

       盖塔病毒正义RNA的Nsp1区域，含有CSE序列与包装序列。这些元件对病毒的复制与包装是必要的。

       该病毒似乎在 1872 年左右(95% 的范围：1773~1942年)进化，并已分化为四个谱系。

病毒的传播

       该病毒通过蚊子传播，特别是伊蚊和库蚊。 它也通过气溶胶或直接鼻接触在马之间传播，尽管这似乎不太可能，因为大部分病毒颗粒是传播所必需的，并且在鼻腔分泌物中发现的数量较少。

        在马中，病毒会导致发烧、皮疹、后腿水肿和淋巴结肿大。 在接种马匹中，症状在感染后 2-4 天开始出现。在猪中，病毒会导致流产； 实验感染后1-3天出现症状。尽管该病毒不会在人类中引起疾病，但已经在人类体内发现了中和抗体。 

治疗

       有一种用于马的灭活病毒疫苗。一旦马被感染，支持疗法是唯一可用的治疗方法。 马通常会在1到2周后完全康复。 在临床环境中，没有在马中报告盖塔病毒死亡，死亡仅发生在胎儿阶段的猪中。

辛德比斯病毒简介

        辛德比斯病毒(辛德毕斯病毒、Sindbis Virus、SINV) 是披膜病毒科的成员，属于阿尔法病毒属。该病毒于1952年在埃及开罗首次分离。该病毒由库蚊传播。SINV会引起人类的辛德比斯热，症状包括关节痛、皮疹和不适。辛德比斯热在南部非洲、东非、埃及、巴勒斯坦、菲律宾和澳大利亚部分地区最为常见。

         它是一种虫媒病毒，意味着它是由节肢动物传播的，并通过脊椎动物(鸟类)宿主和无脊椎动物(蚊子)载体之间的传播而在自然界中维持。 人类在被受感染的蚊子叮咬时会感染辛德毕斯病毒。SINV与芬兰的Pogosta病、瑞典的Ockelbo病和罗刹的卡累利阿热有关

病毒理化性质

        辛德比斯病毒是带有二十面体衣壳的包膜颗粒。 它的基因组是一个大约11.7kb长的正义单链 RNA。它具有 5' 帽和 3' 多聚腺苷酸化尾部，因此在宿主细胞中直接充当信使 RNA (mRNA)。 基因组在 5' 端编码四种非结构蛋白，在 3' 端编码衣壳和两种包膜蛋白。 这是所有披膜病毒的特征。 复制是细胞质的且快速的。 基因组 RNA 在 5' 端部分翻译以产生非结构蛋白，然后参与基因组复制以及新基因组 RNA 和较短的亚基因组 RNA 链的产生。 该亚基因组链被翻译成结构蛋白。 病毒在宿主细胞表面组装并通过出芽获得包膜。

       辛德比斯病毒正义RNA的Nsp1区域，含有CSE序列与包装序列。这些元件对病毒的复制与包装是必要的。

       辛德比斯病毒RNA之间经常发生重组，重组机制似乎是RNA复制过程中的模板转换(复制选择)。

阿尔法病毒致病机理

       阿尔法病毒的Nsp123蛋白与通过终止密码子通读产生的Nsp1234蛋白均可以自我剪切，产生Nsp1、Nsp2、Nsp3以及Nsp4。Nsp1是mRNA加帽酶，Nsp2是Togavirin蛋白酶，Nsp3可能与亚基因组合成有关，Nsp4是RNA聚合酶。

      Nsp2(Togavirin蛋白酶)N端是RNA聚合酶复合物的一部分，显示出NTPase、RNA三磷酸酶和解旋酶活性。NTPase和RNA三磷酸酶参与病毒RNA加帽，解旋酶检查dsRNA复制中间体，并可以在需要时关闭dsRNA的合成。

       C端含有一种蛋白酶，可特异性切割多聚蛋白并释放成熟蛋白。

       Nsp2蛋白通过促进宿主STAT1的核输出来特异性抑制宿主IFN反应。还通过诱导POLR2A（RNAPII 复合物的催化亚基）的蛋白酶体依赖性快速降解来抑制宿主转录，由此产生的细胞蛋白质合成抑制作用是确保最大的病毒基因表达和逃避宿主免疫反应。通过对委内瑞拉马脑炎病毒部分Nsp2突变毒株相比野生毒株下降机理的分析，因此Nsp2蛋白是构成阿尔法病毒致病性的主要罪魁祸首。

        当然，结构蛋白也可能参与构成阿尔法病毒的致病性。例如辛德比斯病毒的结构蛋白跨膜区可以导致细胞死亡，细胞死亡率为52.3±4.2%，但是将结构蛋白的跨膜区替换称CD4跨膜区后，死亡率降低至1.9±3.6%。