病毒复制周期是病毒感染宿主细胞、复制其基因组、组装新病毒粒子并传播到新细胞所经历的一系列事件。虽然不同病毒家族的具体细节有所不同,但一般步骤是通用的。
步骤 1:附着(吸附)
病毒表面蛋白(配体)与宿主细胞表面的受体分子特异性结合,这种相互作用的特异性决定了宿主范围和组织向性。例如,HIV gp120 结合 T 细胞上的 CD4 和辅助受体 (CXCR4/CCR5),而流感血凝素则结合呼吸道上皮细胞上的唾液酸残基。
第二步:进入(渗透)
当病毒包膜与宿主细胞膜融合时,就会发生直接融合,将衣壳释放到细胞质中,如 HIV、流感和疱疹病毒所使用的那样。在受体介导的内吞作用中,病毒-受体复合物内化在网格蛋白包被的囊泡中,内体中的低pH值会触发融合或脱壳,如腺病毒和黄病毒所使用的那样。裸露病毒利用易位通过细胞膜注入其基因组,如噬菌体 所示。
步骤 3:脱漆
病毒衣壳解离或被宿主酶降解,将病毒基因组释放到适当的细胞区室(大多数 DNA 病毒为细胞核,大多数 RNA 病毒为细胞质)。脱涂层的时间和位置对于成功复制至关重要。
步骤 4:复制和转录
DNA病毒通常在细胞核中复制,使用宿主DNA依赖性RNA聚合酶进行转录,并使用病毒或宿主DNA聚合酶进行基因组复制。 RNA 病毒使用病毒编码的 RNA 依赖性 RNA 聚合酶 (RdRp) 在细胞质中复制,因为宿主细胞缺乏 RNA 复制酶。逆转录病毒通过逆转录酶将RNA转化为DNA,然后作为原病毒整合到宿主基因组中。
步骤 5:组装(成熟)
病毒结构蛋白和新合成的基因组被运输到细胞内的组装位点。衣壳蛋白通过特定的蛋白质-蛋白质和蛋白质-核酸相互作用在基因组周围自组装。对于有包膜病毒,核衣壳通过细胞膜出芽,获得包膜和糖蛋白。
第 6 步:发布
无包膜病毒(例如脊髓灰质炎病毒)导致细胞破裂(裂解),释放子代病毒粒子并杀死宿主细胞。有包膜病毒(例如流感病毒、HIV)通过质膜出芽而退出,通常不会立即杀死细胞。一些病毒(例如疱疹病毒、HIV)可以通过合胞体形成或细胞连接(直接细胞间传播)传播,从而逃避免疫检测。
延迟和持久性
一些病毒,例如单纯疱疹病毒和艾滋病毒,会建立潜伏感染,其中病毒基因组持续存在于细胞中而没有主动复制,并且在免疫抑制或应激下可能会发生重新激活。