1. 背景
1965年崔兴，從一名感冒患者的鼻腔分泌物中分離出第一種人類冠狀病毒（HCoV）B814株兴猩。自那以后埂陆，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了30多個菌株煌张。其中呐赡，HCoV-229E（以學(xué)生標(biāo)本編號229E命名）是使用標(biāo)準(zhǔn)組織培養(yǎng)分離的。HCoV-OC43（因43號器官培養(yǎng)得名）后來使用氣管器官培養(yǎng)物恢復(fù)骏融，并發(fā)現(xiàn)在血清學(xué)上與HCoV-229E不同链嘀，這兩種病毒是HCoV研究的重點(diǎn)。后來隨著SARS-CoV的出現(xiàn)档玻，又鑒定出兩個HCoV怀泊。HCoV-NL63（Netherland63）于2004年從一名患有支氣管炎的嬰兒吸出物中分離，而HCoV-HKU1（Hong Kong University 1）于2005年從香港一名肺炎患者中分離误趴。此后霹琼，又出現(xiàn)了兩種人畜共患HCoV，即中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）和2019年新型冠狀病毒（2019-nCoV凉当，又稱SARS-CoV-2）枣申。
2. 冠狀病毒結(jié)構(gòu)
1. 刺突蛋白（Spike，S）屬于Ⅰ型跨膜蛋白看杭，分子大小為150-200 kDa忠藤。因為其可以被宿主蛋白酶切割成兩個亞基，故將其命名為S1楼雹、S2熄驼。胞外段的S蛋白被二硫鍵修飾而短小的胞內(nèi)段被棕櫚跸窈化。S蛋白被認(rèn)為是病毒入侵宿主的關(guān)鍵因素同時也是引發(fā)ER壓力反應(yīng)的誘因瓜贾。
2. 血凝素酯酶（HE）也是Ⅰ型跨膜蛋白诺祸，通過二硫鍵形成同源二聚體。HE蛋白具有唾液酸結(jié)合血凝素活性祭芦，可作為S蛋白的輔因子筷笨，促進(jìn)病毒顆粒的附著。
3. M蛋白(25-30 kDa)是最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白龟劲，具有三個跨膜結(jié)構(gòu)域胃夏。HCoV-OC43和一些動物冠狀病毒(包括小鼠肝炎病毒(MHV)和牛冠狀病毒(BCoV))的M蛋白短N(yùn)端外域被O -糖基化修飾。然而昌跌，在HCoV-229E仰禀、HCoV-NL63等大多數(shù)冠狀病毒中，M蛋白的外結(jié)構(gòu)域被N -連接糖基化修飾蚕愤。M蛋白為同源二聚體答恶，該蛋白也可能與病毒的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。例如萍诱，視黃酸誘導(dǎo)基因1 (RIG-I)依賴于I型干擾素(IFN)的誘導(dǎo)可在SARS-CoV M蛋白過表達(dá)的細(xì)胞中觀察到悬嗓，而HCoV-HKU1則沒有。
4. E蛋白是一種小的(8-12 kDa)完整膜蛋白裕坊，在病毒粒子中含量很低包竹。SARS-CoV E蛋白通過N -糖基化修飾，其內(nèi)域的3個半胱氨酸殘基通過棕櫚跫化修飾周瞎。此外，SARS-CoV和禽傳染性支氣管炎冠狀病毒(禽傳染性支氣管炎冠狀病毒饵蒂，IBV)的E蛋白已被證明能形成具有離子通道(IC)活性的同源五聚體堰氓。IC活性可能調(diào)節(jié)病毒粒子的釋放過程，參與病毒的發(fā)病機(jī)制苹享。
5. N蛋白(43-50 kDa)形成二聚體双絮，并以“串珠”的方式與基因組RNA結(jié)合，形成螺旋對稱的核衣殼得问。在SARS-CoV和其他冠狀病毒中囤攀，N蛋白被細(xì)胞激酶磷酸化。在一些冠狀病毒的N蛋白中也發(fā)現(xiàn)了其他修飾宫纬。N蛋白促進(jìn)RNA包裝焚挠，并參與許多其他過程，包括病毒基因組復(fù)制和逃避免疫反應(yīng)漓骚。
3. 冠狀病毒基因組
冠狀病毒具有正義單鏈RNA基因組蝌衔，大約包含27到32 kb堿基榛泛，是迄今為止所描述的最大的病毒RNA基因組。由于基因組RNA具有5‘帽結(jié)構(gòu)和3‘多聚腺苷酸尾噩斟，它可以直接作為編碼病毒復(fù)制酶的mRNA曹锨。此外，基因組還作為RNA復(fù)制的模板剃允，被包裝到子代病毒粒子中沛简。HCoV復(fù)制酶基因由5’ 2/3的基因組組成，并由兩個重疊的開放閱讀框（ORF） - ORF1a和ORF1b組成斥废。ORF1a直接從RNA基因組翻譯而來椒楣，產(chǎn)生多蛋白pp1a；而ORF1b的翻譯需要在ORF1a的3’端附近進(jìn)行核糖體移碼牡肉，從而產(chǎn)生多聚蛋白pp1ab捧灰。pp1a和pp1ab的后續(xù)會被水解產(chǎn)生16個非結(jié)構(gòu)蛋白(nsp1-16)。剩余的1/3的基因組會編碼HE统锤、S毛俏、E、M跪另、N等結(jié)構(gòu)蛋白。除此以外還有附屬蛋白煤搜，以HCoV-229E為例免绿，他的兩個附屬蛋白為：4a、4b擦盾。這些輔助蛋白在細(xì)胞培養(yǎng)中對病毒復(fù)制是不可缺少的嘲驾，同時它們可能參與了病毒的發(fā)病機(jī)制，并在體內(nèi)產(chǎn)生毒力迹卢。一些副蛋白的編碼序列與結(jié)構(gòu)蛋白的編碼序列重疊辽故，但被翻譯成不同的閱讀框。
4. 非結(jié)構(gòu)蛋白（nsp）
如上所述腐碱，非結(jié)構(gòu)蛋白（nsp）來自O(shè)RF編碼的蛋白誊垢，通常會被水解成16種非結(jié)構(gòu)蛋白。Nsp1已被證明能抑制宿主蛋白合成和IFN反應(yīng)症见。
Nsp3編碼木瓜蛋白酶樣蛋白酶(PLpro)喂走。四種常見人冠狀病毒的Nsp3包含兩個PLpro結(jié)構(gòu)域(PLP1和PLP2)，而SARS - CoV和MERS-CoV的Nsp3只包含一個PLpro結(jié)構(gòu)域谋作。PLP2的缺失是致命的芋肠，而PLP1的蛋白水解活性對于HCoV-229E的復(fù)制是非必須的。值得注意的是遵蚜，最近的一項研究報道帖池，HCoV-NL63 PLP2的異位表達(dá)可誘導(dǎo)p53的蛋白酶體降解奈惑，從而抑制p53依賴的I型IFN的產(chǎn)生和固有免疫應(yīng)答。
Nsp5在多達(dá)11個位點(diǎn)上切割pp1a/pp1ab睡汹，共產(chǎn)生13個成熟蛋白肴甸，因此對病毒復(fù)制是不可或缺的。Nsp5也被稱為冠狀病毒主要蛋白酶(Mpro)帮孔。某些冠狀病毒(如IBV雷滋、MHV或SARS-CoV)的Nsp6通過一種巨大的中間體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活自噬體的形成。Nsp3文兢、nsp4和nsp6還負(fù)責(zé)重構(gòu)細(xì)胞膜晤斩，形成雙膜囊泡(DMVs)或ER小球體，冠狀病毒復(fù)制-轉(zhuǎn)錄復(fù)合物(RTC)在其上組裝和錨定姆坚。
HCoV-229Ensp7和nsp8復(fù)合體能夠合成約6個核苷酸的短RNA鏈澳泵。冠狀病毒nsp8蛋白也具有類似于RNA引物或RNA依賴RNA聚合酶(RdRP)活性。目前的證據(jù)表明兼呵，nsp7和nsp8在nsp12 的RNA依賴的RNA聚合酶活性中具有重要的輔助因子功能兔辅。在最近的一項研究中發(fā)現(xiàn)，HCoV-229E的nsp8具有3‘末端腺苷基轉(zhuǎn)移酶(TATase)活性击喂。
Nsp9是一種二聚體單鏈DNA/ RNA結(jié)合蛋白维苔，對病毒復(fù)制是必不可少的。Nsp10是一種雙鏈RNA結(jié)合鋅指蛋白懂昂。Nsp7介时、nsp8、nsp9和nsp10都與建立在依賴RNA的RNA聚合酶(nsp12)周圍的復(fù)制復(fù)合體密切相關(guān)凌彬。
Nsp13為RNA合成提供單鏈模板沸柔。HCoV229E nsp13包含一個N端鋅結(jié)合結(jié)構(gòu)域和一個C端解旋酶結(jié)構(gòu)域。它表現(xiàn)出多種酶活性铲敛，包括NTPase褐澎、dnpase和RNA/DNA解旋酶活性。利用NTPase活性位點(diǎn)伐蒋，該蛋白還具有RNA 5’磷酸酶活性工三，可能參與病毒RNA的成帽反應(yīng)。
Nsp14顯示了外核糖核酸酶(ExoN)的活性先鱼。RNA病毒通常有較高的突變率徒蟆，這允許病毒快速適應(yīng)選擇壓力。Nsp14-ExoN是首個被鑒定為RNA病毒的校對酶型型，它與其他冠狀病毒復(fù)制酶蛋白一起發(fā)揮作用段审，在維持冠狀病毒復(fù)制保真度方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
Nsp15是核糖核酸內(nèi)切酶(NendoU)和I型干擾素拮抗劑。HCoV nsp15-NendoU能夠切除單鏈和雙鏈RNA寺枉，并特異性識別尿苷酸抑淫，從而阻止宿主先天免疫應(yīng)答的激活。
Nsp16具有2‘- O甲基轉(zhuǎn)移酶活性姥闪。2‘- O甲基化保護(hù)病毒RNA不被黑色素瘤分化相關(guān)蛋白5 (MDA5)識別始苇，從而阻止病毒感染細(xì)胞中依賴MDA5的I型干擾素的產(chǎn)生。
5.? 輔助蛋白
雖然冠狀病毒輔助蛋白對細(xì)胞培養(yǎng)中的病毒復(fù)制不是必需的筐喳，但它可能在體內(nèi)發(fā)揮尚未完全闡明的功能催式。大多數(shù)HCoV輔蛋白具有種屬特異性，與已知蛋白的同源性較低避归。S基因和E基因之間的一個附屬基因由3個HCoV編碼(SARS-CoV的3a荣月、HCoV-229e的4a和HCoV- oc43的ns12.9)，研究證明在HCoV感染過程中具有保守作用梳毙，這三種蛋白質(zhì)都被證明是作為病毒孔蛋白來調(diào)節(jié)病毒復(fù)制的哺窄。HCoV – 229E的ORF4a在感染細(xì)胞中表達(dá)，定位于ER/高爾基中間室(ERGIC)账锹。ORF4a蛋白通過二硫鍵形成同源寡聚體萌业，在非洲爪蟾卵母細(xì)胞和酵母中均具有離子通道活性。
HCoV-OC43的ns2蛋白具有環(huán)磷酸二酯酶活性奸柬，可能調(diào)控cAmp介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和脂質(zhì)代謝生年、細(xì)胞凋亡等重要生理過程。最后廓奕，盡管HCoV-NL63 ORF3編碼的輔助蛋白在細(xì)胞培養(yǎng)中似乎不是必需的抱婉，但與對照組相比，ORF3缺失突變體感染的細(xì)胞在RNA合成懂从、蛋白表達(dá)授段、斑塊形態(tài)和病毒生長方面存在差異蹲蒲。
6.? 冠狀病毒生命周期
HCoV的復(fù)制周期可以分為五個步驟:附著在宿主細(xì)胞上（Attachment）番甩，病毒進(jìn)入和脫殼（Entry and Uncoating），病毒復(fù)制酶的表達(dá)和復(fù)制轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的形成（Entry and Uncoating）届搁，病毒RNA的合成（Viral RNA Synthesis）缘薛，病毒粒子的組裝和釋放（Assembly and Release ofVirion）。
Attachment: 冠狀病毒感染是由病毒粒子與細(xì)胞受體結(jié)合引起的卡睦。S蛋白包括兩個功能域:S1(球部)是與受體(S)結(jié)合的部分宴胧，S2(莖部)負(fù)責(zé)病毒粒子與細(xì)胞膜的融合。S1的受體結(jié)合域(RBD)因冠狀病毒而異表锻。HCoV-229E恕齐、HCoV-NL63和HCoV-HKU1的RBD位于各自S1亞基的c端區(qū)域。有趣的是瞬逊，所有已知的HCoV蛋白受體都是細(xì)胞表面肽酶显歧，如HCoV-229E的氨基肽酶N (APN)仪或， MERS-CoV的二肽基肽酶4 (DPP4)， HCoV-NL63士骤、SARS-CoV和SARS-CoV-2的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)范删。另一方面，HCoV-OC43和HCoV-HKU1利用糖基受體攜帶9- o乙蹩郊。化唾液酸到旦。
Entry and Uncoating：S1與同源受體的特異性結(jié)合導(dǎo)致S2亞基的構(gòu)象改變和S蛋白的大規(guī)模重排，導(dǎo)致病毒與細(xì)胞膜融合巨缘，并釋放病毒核衣殼進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)添忘。許多宿主因子參與了HCoV的進(jìn)入和脫殼。S蛋白分成S1和S2亞基是由一種或多種細(xì)胞蛋白酶介導(dǎo)的带猴。HCoV-229E可通過兩種不同的途徑進(jìn)入宿主細(xì)胞:一種由II型跨膜——絲氨酸蛋白酶2 (TMPRSS2)等表面蛋白酶介導(dǎo)昔汉，另一種由內(nèi)體蛋白酶l介導(dǎo)。然而拴清，為了避免觸發(fā)固有免疫反應(yīng)靶病，HCoV-229E更有可能通過TMPRSS2途徑進(jìn)入細(xì)胞，因為內(nèi)體是toll樣受體識別的主要位點(diǎn)口予。
一些HCoV利用包被的囊泡和細(xì)胞骨架進(jìn)入娄周。例如HCoV-OC43采用依賴于小窩蛋白1的內(nèi)吞途徑。這些小泡的內(nèi)化也需要在放線菌骨架中重新排列沪停。HCoV – NL63s蛋白與ACE2受體分子的相互作用觸發(fā)網(wǎng)格蛋白的招募煤辨。
最后，核內(nèi)體微環(huán)境的酸化導(dǎo)致了融合和釋放病毒基因組進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的木张。此外众辨，HCoV-229E和IBV的病毒粒子的釋放依賴于宿主因子含纈氨酸蛋白(VCP)，這是一種AAA ATP酶家族蛋白舷礼，通常促進(jìn)錯誤折疊蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出口到細(xì)胞質(zhì)鹃彻。另一方面，一些宿主因素可以阻止HCoV的進(jìn)入和脫殼妻献。干擾素誘導(dǎo)跨膜蛋白(IFITMs)對各種RNA病毒具有廣譜抗病毒功能蛛株。IFITMs限制HCoV229E和HCoV-NL63以及SARS-CoV和MERS-CoV進(jìn)入。相反育拨，IFITM2或IFITM3促進(jìn)HCoV-OC43感染谨履。
Formation of the?Replication-Transcription Complex（RTC）：在RNA病毒中，為了保持遺傳穩(wěn)定性熬丧，需要依賴核糖核酸外酶和核糖核酸內(nèi)酶的活性笋粟。此外，通過不連續(xù)轉(zhuǎn)錄合成一套sgRNAs需要一個龐大而復(fù)雜的RTC。在病毒核衣殼釋放到細(xì)胞質(zhì)后害捕，基因組RNA作為編碼病毒復(fù)制酶的轉(zhuǎn)錄本唆香。復(fù)制酶基因包括兩個ORF, ORF1a和ORF1b。后續(xù)ORF1a被翻譯加工成多聚蛋白pp1a (440-500 kDa)吨艇。由于ORF1a末端有一個光滑的序列和一個RNA偽結(jié)（pseudoknot）躬它，核糖體移碼發(fā)生的頻率可達(dá)25%-30%——這允許連續(xù)翻譯到ORF1b，產(chǎn)生更大的多蛋白pp1ab (740-810 kDa)东涡。類似于所有冠狀病毒冯吓，pp1a和pp1ab被自蛋白水解成16個NSPs，共同形成用于病毒RNA合成的RTC疮跑。其中nsp3组贺、4和6負(fù)責(zé)細(xì)胞膜重塑，形成DMV或小球體祖娘，HCoV RTC組裝并固定在其上失尖。
Viral RNA Synthesis：RTC組裝后負(fù)責(zé)病毒RNA的合成。以基因組RNA為模板渐苏，以全長無義鏈基因組RNA為中間模板掀潮，合成新的全長病毒基因組拷貝。同時琼富，在無義鏈RNA合成過程中仪吧，通過聚合酶使轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)序列(TRS)的短基序切換產(chǎn)生一組嵌合的無義sgRNAs。反過來鞠眉，它們又被用作模板薯鼠，合成一組嵌套的有義sgRNAs，這些sgRNAs用于編碼結(jié)構(gòu)蛋白和輔助蛋白械蹋。HCoV TRS的核心序列為HCoV- 229E和HCoV- NL63的保守六聚體CUAAAC, HCoV- OC43和HCoV- HKU1的保守七聚體UCUAAAC出皇。四種常見的hCoV產(chǎn)生不同數(shù)量的sgRNA。例如哗戈，在HCoV-229E感染期間郊艘，會產(chǎn)生七種主要的病毒RNA。全長基因組(mRNA1)編碼病毒復(fù)制酶谱醇，而mrna2暇仲、4步做、5副渴、6和7分別編碼S蛋白、輔助蛋白4全度、E蛋白煮剧、M蛋白和N蛋白。值得注意的是，mRNA 3被認(rèn)為是有缺陷的勉盅，因為它包含了一個未翻譯的S基因的截斷版本佑颇。
雖然病毒基因組的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄主要由復(fù)制酶完成，但也涉及其他因素草娜，包括病毒結(jié)構(gòu)蛋白和宿主蛋白挑胸。例如，冠狀病毒N蛋白作為RNA伴侶宰闰，可以在sgRNA合成過程中促進(jìn)模板切換茬贵。宿主蛋白如異質(zhì)核核糖核蛋白A1、多嘧啶束結(jié)合蛋白移袍、線粒體烏頭酶和多腺苷酸結(jié)合蛋白參與冠狀病毒RNA的合成解藻，可能是通過它們的RNA結(jié)合活性介導(dǎo)的。
Assembly and Release o?Virion：冠狀病毒膜相關(guān)的結(jié)構(gòu)蛋白和輔助蛋白(如S葡盗、HE螟左、M和E)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的核糖體翻譯，而其他病毒蛋白(如N)由游離核糖體翻譯觅够。大多數(shù)冠狀病毒結(jié)構(gòu)蛋白也受到翻譯后修飾胶背，調(diào)節(jié)其功能。
組裝是由M蛋白協(xié)調(diào)的：M蛋白的同型相互作用為病毒粒子的形態(tài)發(fā)生提供了支架喘先，而M蛋白與其他結(jié)構(gòu)蛋白(如M-S和M-E)的異型相互作用則促進(jìn)了它們的招募和整合奄妨。病毒粒子的組裝是通過核衣殼與包膜成分的縮合完成的，這一過程由M-N相互作用介導(dǎo)苹祟。少量E蛋白可能通過誘導(dǎo)膜彎曲為包膜形態(tài)形成提供驅(qū)動力砸抛。組裝后，子代病毒粒子在光滑壁囊泡中運(yùn)輸树枫，通過分泌途徑運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)膜直焙，并通過胞外作用釋放出來。細(xì)胞骨架系統(tǒng)也參與HCoV的組裝和釋放砂轻。例如奔誓，在HCoV-229E和HCoV-NL63感染過程中，微管蛋白和S蛋白胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的相互作用是感染性病毒粒子組裝和釋放所必需的搔涝。此外厨喂，骨髓基質(zhì)抗原2 (BST2，又名tetherin)庄呈，一種干擾素誘導(dǎo)的抗病毒蛋白隐孽，通過干擾質(zhì)膜的出芽步驟來阻止各種包膜病毒的釋放。雖然HCoV-229E在ERGIC（高爾基體——內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）發(fā)生出芽阅懦，但最近發(fā)現(xiàn)BST2可以將HCoV-229E病毒粒子困在細(xì)胞內(nèi)的囊泡中搔弄，從而抑制子代病毒的釋放贫母。有趣的是，SARS-CoV的S蛋白通過促進(jìn)其溶酶體降解在蛋白水平上下調(diào)BST2盒刚，從而拮抗SARS-CoV腺劣、HCoV-229E和HIV-1病毒樣顆粒的BST2束縛。
7. 冠狀病毒與宿主相互作用
作為細(xì)胞內(nèi)專性寄生物因块，hCoV利用宿主細(xì)胞機(jī)制進(jìn)行自身復(fù)制和傳播橘原。由于病毒與宿主的相互作用也是病毒發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)，因此了解它們之間的相互作用具有重要的研究意義涡上。
翻譯階段：
病毒必須利用宿主翻譯機(jī)制來確保病毒蛋白質(zhì)的高效翻譯靠柑。在急性病毒感染時，宿主細(xì)胞會關(guān)閉蛋白質(zhì)翻譯系統(tǒng)來應(yīng)對感染吓懈，這被認(rèn)為是一種綜合應(yīng)激反應(yīng)歼冰。“整合脅迫反應(yīng)（Integrated stress response）的標(biāo)志是：真核生物起始因子2 (eIF2a)的a亞基磷酸化耻警、成帽依賴性蛋白質(zhì)合成的下調(diào)隔嫡，以及某些轉(zhuǎn)錄因子(如激活轉(zhuǎn)錄因子4 —ATF4)表達(dá)的上調(diào)。一些hCoV甘穿，如SARS-CoV和MERS-CoV腮恩，已被證明可誘導(dǎo)易感細(xì)胞中的宿主翻譯關(guān)閉，例如：SARS-CoV感染導(dǎo)致293T/ACE2細(xì)胞中eIF2a持續(xù)磷酸化温兼。冠狀病毒NSP1還抑制宿主蛋白合成和IFN反應(yīng)秸滴。例如，SARS-CoV nsp1抑制宿主基因的表達(dá)募判，包括I型IFN荡含，從而抵消宿主固有免疫反應(yīng)、有助于增強(qiáng)毒性届垫。MERS-CoV NSP1還通過抑制轉(zhuǎn)譯和誘導(dǎo)宿主mRNA降解負(fù)向調(diào)控宿主基因表達(dá)释液。HCoV-229E和HCoV-NL63的Nsp1抑制報告基因的表達(dá)，可能是通過與核糖體蛋白S6亞基結(jié)合装处，阻斷mRNA與40S核糖體亞基的結(jié)合误债。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力反應(yīng)（ER Stress Response）
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種對蛋白質(zhì)合成、折疊和翻譯后修飾很重要的細(xì)胞器妄迁。在正常情況下寝蹈，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可以儲存非常高濃度的蛋白質(zhì)，而不會擾亂其獨(dú)特的腔內(nèi)環(huán)境登淘。然而箫老，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)負(fù)荷超過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊和處理能力時，錯誤折疊或折疊的蛋白質(zhì)會在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)積累形帮，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激槽惫。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激活的信號通路統(tǒng)稱為未展開蛋白反應(yīng)(unfolded protein response, UPR)。這些是由三個內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜傳感器啟動的:蛋白激酶R (PKR)樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)辩撑、肌醇需要酶1 (IRE1)和激活轉(zhuǎn)錄因子6 (ATF6)界斜。UPR的激活通過增強(qiáng)蛋白質(zhì)折疊、減弱蛋白質(zhì)翻譯和ER相關(guān)降解(ERAD)來恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)合冀。HCoV感染引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并激活病毒感染細(xì)胞的UPR各薇。hCoV - HKU1和SARS-CoV S蛋白過表達(dá)可激活PERK和GRP78、GRP94啟動子君躺。HCoV-OC43感染激活I(lǐng)RE1峭判，誘導(dǎo)X-box蛋白1(XBP1) mRNA剪接，從而上調(diào)下游UPR效應(yīng)基因棕叫。在hCoV- OC43的S蛋白中引入兩個點(diǎn)突變(H183R和Y241H)可誘導(dǎo)更高程度的XBP1 mRNA剪接林螃，并導(dǎo)致更明顯的凋亡細(xì)胞死亡。也有報道稱俺泣，與野生型對照相比疗认，當(dāng)E基因從SARS-CoV中刪除時，突變型病毒也誘導(dǎo)了更高水平的XBP1 mRNA剪接和凋亡伏钠。這表明IRE1-XBP1通路的激活可能在HCoV感染過程中普遍促進(jìn)細(xì)胞凋亡横漏。
MAP激酶途徑
絲裂原活化蛋白(MAP)激酶的家族成員介導(dǎo)了對細(xì)胞外刺激反應(yīng)的多種細(xì)胞過程。MAP激酶家族中有四個不同的亞組:細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2 (ERK1/2)熟掂、ERK5缎浇、c-Jun n末端激酶(JNK)和p38蛋白激酶組。ERK途徑的激活在感染了多種hCoV的細(xì)胞中被觀察到赴肚，包括SARS-CoV素跺、MERS-CoV和HCoV-229E。90kDa核糖體蛋白S6激酶(p90RSK)誉券， ERK的關(guān)鍵底物亡笑，在SARS - CoV感染的Vero E6細(xì)胞中也觀察到磷酸化。在HCoV-229E横朋、SARS-CoV和MERS-CoV感染的細(xì)胞中已經(jīng)檢測到p38及其上游激酶的激活仑乌。事實上，使用p38抑制劑SB203580或氯喹可抑制HCoV-229E的復(fù)制琴锭，從而減弱p38的激活晰甚。在SARS冠狀病毒感染細(xì)胞和過表達(dá)SARS冠狀病毒S蛋白的細(xì)胞中，JNK及其上游激酶發(fā)生磷酸化决帖。值得注意的是厕九，使用JNK抑制劑治療可消除SARS-CoV的持續(xù)感染。除參與細(xì)胞存活和凋亡外地回，MAP激酶還在HCoV感染過程中對促炎細(xì)胞因子的誘導(dǎo)起重要作用扁远。
吞噬作用（Autophagy）
自噬是一種 “自食”在內(nèi)的保守的細(xì)胞過程俊鱼。具體來說，細(xì)胞在應(yīng)激條件下畅买，如饑餓并闲、生長因子剝奪或被病原體感染，會在ER的成核位點(diǎn)啟動自噬谷羞，其中部分細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器被隔離在DMV中(自噬體)帝火，并隨著與溶酶體的融合而降解。自噬由高度保守的自噬相關(guān)基因調(diào)控湃缎。冠狀病毒感染激活自噬體的形成犀填，但抑制自噬并不影響病毒復(fù)制。非結(jié)構(gòu)蛋白6 (NSP6)是SARS-CoV感染過程中涉及DMV形成的跨膜蛋白嗓违。nsp6 OFIV九巡、MHV或SARS-CoV的過表達(dá)可通過一個巨大的中間體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導(dǎo)自噬小體的形成。然而蹂季，與饑餓誘導(dǎo)的自噬小體相比比庄，IBV感染或冠狀病毒NSP6過表達(dá)誘導(dǎo)的自噬小體直徑更小，這表明NSP6也可能限制自噬小體的擴(kuò)展乏盐。值得注意的是佳窑，最近的研究表明，冠狀病毒利用宿主機(jī)制父能，通過不依賴于COPⅡ的囊泡性ER出口獲得細(xì)胞膜神凑，以形成DMV。盡管這一過程需要一種稱為LC3的自噬相關(guān)基因何吝，但它是獨(dú)立于宿主自噬的溉委。
凋亡（Apoptosis）
細(xì)胞凋亡是一種被嚴(yán)格控制的程序性細(xì)胞死亡形式。當(dāng)細(xì)胞發(fā)生凋亡時爱榕，它們表現(xiàn)出特定的特征瓣喊，如細(xì)胞收縮、廣泛的質(zhì)膜起泡黔酥、核凝結(jié)和DNA碎片藻三。在病毒感染過程中，細(xì)胞凋亡被誘導(dǎo)作為宿主抗病毒反應(yīng)之一來限制病毒的復(fù)制和生產(chǎn)跪者。細(xì)胞凋亡的兩種主要機(jī)制已被證明——外源性和內(nèi)源性途徑棵帽。外部途徑是由腫瘤壞死因子超家族啟動的。內(nèi)在途徑發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)部渣玲，根據(jù)促凋亡和抗凋亡B細(xì)胞淋巴瘤2 (Bcl2)家族蛋白的比例逗概，涉及線粒體外膜通透性的改變。眾所周知忘衍，hCoV感染過程中逾苫，它們與多種細(xì)胞類型的凋亡誘導(dǎo)有關(guān)卿城，包括腸黏膜細(xì)胞、腎小管細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞铅搓。HCoV-OC43感染的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡涉及Bcl -2相關(guān)X蛋白(BAX)的線粒體易位瑟押，但這種現(xiàn)象與半胱天蛋白酶(caspase)的激活無關(guān)。HCoV-229E感染可導(dǎo)致樹突狀細(xì)胞大量細(xì)胞病變效應(yīng)(CPE)和細(xì)胞死亡狸吞，盡管與凋亡誘導(dǎo)無關(guān)勉耀。由于樹突狀細(xì)胞普遍存在于人體各處指煎，它們可能被用作促進(jìn)病毒傳播的載體蹋偏。HCoV感染期間細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)也受到細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)通路的調(diào)控，如上述的UPR和MAP激酶通路至壤。
8. 發(fā)病機(jī)理
HCoV-229E威始、-OC43、-NL63和-HKU1被認(rèn)為是引起上呼吸道疾病的病原體像街，導(dǎo)致高達(dá)15%-30%的成人普通感冒黎棠。與SARS-CoV從上呼吸道傳播導(dǎo)致嚴(yán)重下呼吸道感染不同，HCoV-229E和HCoV-OC43主要在上呼吸道上皮細(xì)胞中復(fù)制镰绎，在那里產(chǎn)生病毒并引起局部呼吸道癥狀脓斩。
HCoV-OC43和HCoV-229E的分離株在遺傳變異程度上存在顯著差異。在不同地理位置分離的HCoV-229E顯示出很少的遺傳變異畴栖，而HCoV-OC43則相反随静。HCoV-OC43耐受突變的能力可能解釋了它在小鼠細(xì)胞中生長和感染小鼠大腦的能力。HCoV-NL63與HCoV-229E具有同源性吗讶，系統(tǒng)發(fā)育分析表明燎猛，HCoV-NL63與HCoV-229E大約在1000年前分化。
hCoV通過病毒粒子表面的S蛋白附著在細(xì)胞受體上照皆。內(nèi)化是通過與質(zhì)膜直接融合或內(nèi)吞作用發(fā)生的重绷。病毒受體，即主動促進(jìn)宿主細(xì)胞進(jìn)入的成分膜毁，因病毒而異昭卓，且各有其獨(dú)特的生理功能。HCoV-229E的受體APN和SARS-CoV和HCoV-NL63的受體ACE2都作為顯著的鋅依賴肽酶存在于質(zhì)膜上瘟滨。然而葬凳，與SARS-CoV不同，HCoV-NL63不需要組織蛋白酶L或核內(nèi)體酸化來感染表達(dá)ACE2的細(xì)胞室奏。除了ACE2受體外火焰，HCoV-NL63的進(jìn)入還需要細(xì)胞表面的硫酸肝素蛋白多糖，它作為附著因子胧沫，增加病毒密度昌简，并可能促進(jìn)受體結(jié)合占业。HCoV S蛋白的蛋白裂解也是一種重要的調(diào)控機(jī)制。在最近的研究中纯赎，使用胰蛋白酶樣絲氨酸蛋白酶分析了HCoV-229E S蛋白的水解活化谦疾。結(jié)果表明，融合激活不依賴于S1/S2位點(diǎn)的裂解犬金，而高度依賴于S20區(qū)域的裂解念恍。這與IBV S蛋白的融合激活非常相似，IBV S蛋白的融合激活需要在S20位點(diǎn)進(jìn)行依賴Furin的裂解晚顷。
與SARS-CoV和MERS-CoV相比峰伙，其他hCoV引起輕度感染抑制宿主抗病毒反應(yīng)的能力研究較少。HCoV-229E的復(fù)制可減弱轉(zhuǎn)錄因子核因子κ B (NF-κB)的誘導(dǎo)活性该默，并限制NF-κB亞基的核積累瞳氓。HCoV-OC43結(jié)構(gòu)蛋白或附屬蛋白的過表達(dá)也會導(dǎo)致30多個與先天免疫反應(yīng)相關(guān)的基因下調(diào)，包括編碼MAP激酶栓袖、toll樣受體匣摘、干擾素、白介素和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白的基因裹刮。與SARS-CoV和MERS-CoV的PLPro相似音榜，HCoV-NL63的PLP2具有去泛素化(DUB)活性。這種DUB活性可能會從先天免疫信號通路的關(guān)鍵中間體中去除泛素捧弃，從而抑制宿主抗病毒反應(yīng)赠叼。SARS-CoV和MERS-CoV的PLPro還能識別并催化另一種泛素樣修飾物——干擾素刺激基因15 (ISG15)的去除。
新型冠狀病毒感染并不總是局限于上呼吸道塔橡，在目前尚不明確的情況下可侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)梅割。盡管HCoV229E和HCoV-OC43 RNA與多發(fā)性硬化癥之間存在顯著相關(guān)性的證據(jù)尚未得到證實，但從細(xì)胞培養(yǎng)和動物模型中積累的證據(jù)表明葛家，它們具有向神經(jīng)和神經(jīng)侵襲的潛力户辞。HCoV-229E RNA在約44%的被測試人腦中被檢測到，在多發(fā)性硬化癥患者癞谒、死于其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者或正常對照者的大腦中檢測到類似的頻率底燎。在人類大腦樣本中檢測到HCoV RNA清楚地表明，這些呼吸道病原體對人類具有自然的神經(jīng)侵襲性弹砚，并表明它們可能在人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中建立持續(xù)感染双仍。因此，HCoV與嗜神經(jīng)動物冠狀病毒在結(jié)構(gòu)和生物學(xué)上的密切聯(lián)系桌吃，使得人們猜測HCoV可能與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)朱沃。研究證明，與BAX蛋白相關(guān)的經(jīng)典凋亡在hCoV - OC43誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞死亡中并不起重要作用，而通常與壞死相關(guān)的兩種細(xì)胞蛋白RIP1和MLKL逗物，是在細(xì)胞凋亡未被充分誘導(dǎo)的情況下搬卒，調(diào)控細(xì)胞死亡的另一種形式◆嶙浚可能在hCoV- OC43感染的神經(jīng)元細(xì)胞中契邀，RIP1和MLKL被激活，誘導(dǎo)壞死細(xì)胞死亡失暴，試圖限制病毒復(fù)制坯门。然而，這種受調(diào)節(jié)的細(xì)胞死亡也會導(dǎo)致小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的喪失逗扒，并加速神經(jīng)炎癥的進(jìn)程古戴，反映了神經(jīng)發(fā)病的嚴(yán)重性。
