基 础 篇

丙型肝炎病毒（HCV）感染后在患者血液中的含量低且HCV难于进行体外组织培养，因此，在早期研究中对进行HCV病毒基因组的分离和鉴定造成了较大困难。1989年，Choo等收集了大量的非甲非乙型（NANB）肝炎病毒慢性感染的黑猩猩血浆，提取血浆中总的核酸，通过随机引物进行反转录获得cDNA，并制备相应的噬菌体表达文库。利用NANB肝炎患者血清对文库进行筛选检测，从数百万的噬菌体克隆中筛选获得了一个可与NANB肝炎患者血清稳定结合的阳性克隆（该克隆标号为5-1-1），通过序列分析获得了第一段NANB肝炎病毒基因组序列。之后在输血后肝炎患者及疑似NANB肝炎病毒携带者的供血员血清中也分离到了与5-1-1核酸序列具有较高同源性的序列，从而证明了5-1-1核酸序列与NANB肝炎病毒的相关性。

随后，在1989年日本东京举行的NANB肝炎国际会议上将这一新的肝炎病原体正式定名为丙型肝炎病毒（HCV）。HCV基因组的发现为之后开展相关的HCV分子生物学、诊断学、流行病学、感染与发病机制等研究提供了重要的基础。

HCV病毒基因组为单股正链RNA形式，长度约为9600个核苷酸（nucleotide，nt）。HCV病毒基因组的结构可主要分为5′非翻译区（untranslated regions，UTR）、HCV前体多蛋白编码区和3′端UTR。5′UTR区在病毒基因组的表达和复制中具有关键作用，其核酸序列可形成4个结构域，可形成内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site，IRES）的结构形式启动病毒基因组RNA的翻译。3′UTR区也与病毒复制调控等作用相关，其核酸序列可形成一种稳定的茎-环结构，拥有长度不等的多聚尿苷酸-多聚尿苷酸/胞嘧啶［poly（U） -poly（U/C）］序列。在5′UTR区与3′UTR区之间为HCV的前体多蛋白编码区，可编码长度约3000个氨基酸的前体多蛋白（precursor polyprotein），不同基因型的HCV前体多蛋白的长度略有不同。根据所编码的蛋白在HCV复制与组装中的作用，前体多蛋白编码序列从5′端至3′端可分为结构蛋白基因区和非结构蛋白基因区。其中，结构蛋白基因区还可分为核心蛋白基因区（core region）和包膜蛋白基因区（envelope region），分别编码HCV的核心蛋白（也称核心蛋白，core）和包膜蛋白E1/E2，以及在core区由核糖体移码翻译产生的“F”（frameshift）蛋白。非结构蛋白基因区可编码p7、NS2、NS3、NS4和NS5等非结构蛋白，这些蛋白可分别作为蛋白酶、核酸解旋酶、RNA依赖的RNA聚合酶（RNA-dependant RNA polymerase，RdRp）等在HCV前体蛋白的翻译后加工、病毒基因组复制等过程中起到重要作用。

HCV在病毒分类学上属于黄病毒科（flaviviridae）的丙型肝炎病毒属（hepacivirus）。黄病毒科包括了丙型肝炎病毒属、人黄病毒属（flavivirus）和瘟病毒属（pestivirus）。黄病毒科家族的成员在病毒结构、基因组等生物学特性上具有许多共同的特征（图1-1）。在病毒结构上，黄病毒科家族成员均为包膜病毒，包膜结构均为典型的脂质双分子层结构，具有2个或者更多的包膜糖蛋白；包膜下为由病毒核心蛋白构成的核衣壳，病毒基因组RNA包裹于核衣壳内部。在基因组结构和组织形式上，黄病毒科病毒的基因组均为单股正链RNA分子结构，长度在9600～12 300nt范围之间。基因组组织结构也十分相似，在基因组序列的5′端和3′都有一段非翻译区，其在病毒前体多蛋白的翻译和病毒RNA复制中起到重要作用。非翻译区间为一连续的开放读码框（ORF），可编码长度约为3000～4000个氨基酸（aa）的病毒多蛋白前体。以所编码蛋白在病毒复制和组装中的作用可将该ORF从5′端至3′端分为结构蛋白区和非结构蛋白区。病毒基因组所编码的各个功能蛋白在前体多蛋白肽链中的排列顺序和位置也基本相似。对前体多蛋白肽链进行的氨基酸亲疏水性质分析显示，黄病毒科成员均具有相似的特征，其中丙型肝炎病毒属和黄病毒属之间具有更高的相似性。在病毒基因组的复制过程中，黄病毒科家族成员也具有许多相似性，病毒通过与宿主细胞膜上的一个或多个细胞受体结合后形成受体复合物（receptor complex），并引发受体介导的内吞作用，病毒包膜与宿主细胞膜融合后将病毒核衣壳送入宿主细胞质，完成脱核衣壳后，病毒基因组RNA在宿主细胞质中开始翻译，产生病毒前体多蛋白，该前体多蛋白随后分别被宿主细胞编码和病毒编码的蛋白酶水解成各个结构蛋白和非结构蛋白。病毒的复制发生在宿主细胞质中，基因组RNA的复制由与宿主细胞膜系统相连的病毒复制复合体（viral replication complex）完成，复制中需要产生全长的负链RNA中间体。病毒核心蛋白包裹子代基因组RNA，子代病毒粒子在由细胞内膜出芽形成的胞质囊泡中进行组装，最后通过胞吐作用分泌至胞外。

除了与黄病毒科家族其他成员具有的共同特征外，HCV在基因组序列和组织结构也具有其独特的特点。HCV基因组RNA的翻译是通过由具有复杂二级结构的5′UTR与下游的核心蛋白编码区的部分序列共同构成的IRES结构启动的，IRES可介导与宿主细胞核糖体亚基和相关细胞因子的直接结合从而启动病毒基因组RNA的翻译。HCV的这种翻译形式是非帽结构依赖的，即其5′UTR不会形成帽状结构，这与黄病毒属成员的病毒基因组RNA翻译方式不同，黄病毒属病毒基因组的翻译需要由位于5′UTR的Ⅰ型帽状结构（m ⁷GpppAmp）进行引导。在3′UTR结构上，与黄病毒属病毒的3′UTR具有复杂的二级结构不同，HCV的3′UTR相对较短，结构较为简单，带有长度不等的多聚尿苷酸序列。