病毒生命周期概述

由于病毒是专性细胞内病原体，它们必须依赖宿主细胞进行繁殖和代谢。病毒的生命周期在病毒的种类和类别之间有很大的不同，但其遵循相同的病毒复制基本阶段。病毒的生命周期可以分为几个主要阶段：吸附、进入、脱壳、复制、成熟和释放。

为了让病毒感染宿主生物，病毒基因组必须从病毒颗粒转移到宿主细胞的细胞质中。该过程始于病毒外层的蛋白质与宿主细胞表面的吸附因子结合。这些附着因子将病毒颗粒集中在细胞表面，使它们接近负责进入宿主细胞的病毒受体[1]。例如，CD4是人免疫缺陷病毒（HIV）的主要受体，但需要与趋化因子受体CCR5或CXCR4进一步相互作用病毒才能渗透[2]。病毒受体可以是蛋白质、糖脂或碳水化合物[3]。通常，单个病毒可以识别多个细胞表面受体，因此病毒颗粒可以高亲和力结合，即使单个受体亲和力不高[4]。特定受体的存在与否决定了病毒对宿主的嗜性(特定病毒能否感染特定类型的细胞)。病毒不断进化，以识别最适合病毒进入和感染宿主细胞的细胞表面受体。

表 1.常见人病毒及其受体。

一旦与细胞表面受体结合，病毒通过两条主要途径进入真核细胞。一些病毒通过直接与细胞膜融合或渗透细胞膜进入细胞，但大多数病毒通过胞吞作用进入细胞（冠状病毒能够通过两种途径进入）（图1）[5,6]。大多数情况下，这种胞吞作用是通过网格蛋白包被的凹孔发生的，凹孔内的物质被运送到酸性越来越强的细胞器，从早期内体到晚期内体再到溶酶体[7]。 例如，冠状病毒可以在胞吞作用的不同阶段进行融合：MERS冠状病毒与早期内体融合，而SARS冠状病毒与晚期内体融合[4]。需要更高酸性的病毒只有到达溶酶体时才会融合[2]。这些胞吞和溶酶体囊泡具有低pH和丰富的蛋白酶，其可以触发病毒的构象变化，导致脱壳、融合或渗透到细胞质中。 甚至那些没有低pH要求的病毒也将胞吞作用作为方便的途径，迅速穿过质膜并通过细胞质到达其病毒复制位点[2]。用对酸碱度（pH）敏感的染料（例如pHrodo IFL Green STP酯染料）标记病毒颗粒，可以可视化病毒进入的过程[8]。

一旦病毒进入细胞，其就开始脱壳和复制的过程。作为细胞内的专性病原体，病毒必须控制细胞蛋白和细胞器以实现复制。病毒基因表达和复制所需的细胞成分被运输到复制中心[2]。一些病毒在细胞质中复制，而其他病毒（例如疱疹病毒、腺病毒和流感病毒）必须到细胞核进行复制（图3）[1]。

病毒有几种方法从病毒体(宿主细胞外病毒的完整感染形式)中释放病毒基因组(，图2)某些病毒，包括鼻病毒，会在核内体中扩张形成小室，病毒基因组可以通过这些小室逃脱流感和其他病毒诱导病毒体包膜与核内体膜融合，释放病毒基因组。许多病毒，包括呼肠孤病毒，在细胞质中保持部分完整的衣壳，作为病毒复制的基地。

DNA病毒和RNA病毒之间的基因组复制是不同的，在核酸极性为正或负的病毒之间的基因组复制也是不同的[9]。 一些病毒基因组包含产生自身复制蛋白的指令，如黄热病病毒(正义RNA病毒)和SARS-CoV-2冠状病毒(正义RNA病毒)中的RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)[10]。像mRNA一样，+ ssRNA（单链RNA）病毒可以立即被宿主细胞核糖体翻译，无需将RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）带入细胞 。带有双链RNA (dsRNA)、负链RNA (ssRNA)或双义RNA基因组的RNA病毒必须携带自己的RdRp蛋白进入细胞，才能进行转录。根据病毒基因组的类型，会生成不同的聚合酶，包括RdRP、RNA依赖的DNA聚合酶、DNA依赖的RNA聚合酶和DNA依赖的RNA聚合酶[11]。这些聚合酶通常是抗病毒药物的靶标，并且可以有效地掺入核糖核苷或脱氧核糖核苷类似物，从而可以追踪化学技术检测病毒RNA或DNA合成。核糖核苷类似物5-乙炔基尿苷可用于通过Invitrogen Click-iT RNA Alexa Fluor检测病毒RNA的合成；脱氧核糖核苷类似物5-乙炔基-2’-脱氧尿苷通过使用Invitrogen Click-iT和Click-iT Plus EdU细胞增殖试剂盒，可用于研究病毒DNA的合成。还可以使用Invitrogen PrimeFlow RNA Assay Kit研究宿主细胞中的特异性病毒mRNA表达，并用Invitrogen Attune NxT流式细胞仪进行检测，或使用Invitrogen ViewRNA Cell Plus Assay Kit在Invitrogen EVOS M7000成像系统（带有EVOS台式细胞培养室）上或在Thermo Scientific CellInsight高内涵筛选平台（带有HCA台式细胞培养室）上成像。

病毒衣壳由一个或几个翻译后的病毒蛋白组装而成，核酸基因组和其他必需蛋白质被包装在衣壳内后，病毒复制的最后一步就发生了:成熟和释放。成熟是指在未成熟的病毒粒子最终变成有感染性的病毒粒子。通常涉及结构衣壳变化，并且这些变化可以由宿主酶或病毒编码的酶介导。在该成熟步骤后，通过出芽或裂解的方式从宿主细胞释放病毒。A型流感病毒和SARS-CoV-2等细胞病变病毒在与宿主细胞的质膜融合后，以出芽或细胞外分泌释放到细胞外。（图4）。 这个过程涉及胞吞再循环和分泌途径，通常与Rab11途径有关[12]。细胞溶解病毒如大天花(天花)导致细胞膜破裂，随后宿主细胞死亡和释放新的病毒颗粒。