第二篇动物病毒学各论
第十章痘病毒科(Poxviridae )
痘病毒科是迄今所知结构最为复杂的一类病毒。天花病毒是人类较早认识，并且病毒 学家作过详尽研究的痘病毒， 20多年前就大致上阐明了痘病毒的基本繁殖过程，但随着种
痘免疫的普遍推广， 控制了天花流行，特别是1980年世界卫生组织宣布在世界范围内消灭 天花以来，病毒学家对痘病毒的研究兴趣和重要性降低了。近年来，由于分子生物学的突 飞猛进，痘病毒又使病毒学家、分子遗传学家及其他先生学家产生浓厚的兴趣，成为生物 学中一个中心研究课题。究其原因，有两个方面。第一，痘苗病毒可作为表达外源基因的 载体，这为发展重组痘苗病毒基因工程疫苗及高效表达活性多肽开辟了前景；第二，痘苗 病毒具有庞大的基因组和编码进行自身复制的多种特殊的酶类，它是研究真核(或介于真 核和原核)基因调节控制的良好模型。特别是最近发现，病毒编码的蛋白可以影响细胞生 长和调节宿主的防御机制。
第一节 痘病毒的一般特征
一、痘病毒分类
痘病毒科下分脊椎动物痘病毒亚科(Chordopoxviri nae 八昆虫痘病毒亚科
(Entomopoxvirinae )。
(一)脊椎动物痘病毒亚科( Chodopoxviri nae )
该亚科包含正痘病毒属、副痘病毒属、猪痘病毒属、羊痘病毒属、兔痘病毒属、禽痘 病毒属、软疣痘病毒属和亚塔痘病毒属 8个属。
1.正痘病毒属(Orthopoxvirus ):该属包括天花病毒( Variola virus )、痘苗病毒
(Vacci nia virus )、鼠痘病毒(Ectromelia virus )、猴痘病毒( Mon key pox virus )、兔 痘病毒(Rabbit pox virus )、水牛痘病毒(Buffalo pox virus )、骆驼痘病毒(Camel pox virus )、牛痘病毒( Cow pox virus )、马痘病毒(Hor pox virus )。
2.副痘病毒属(Parapoxvirus ): 口疮病毒(Orf virus )(或羊接触传染性脓疱皮炎
病毒)、假牛痘病毒(Pudo-cow pox virus )(或挤奶者结节病毒 Milker s node virus )、 牛脓疱性口炎病毒(Bovine pustular stomatitis virus )(或牛丘疹性口炎病毒( Bovine
popular stomatitis virus、和羚羊触染性脓疱病毒 (Chamois contagious ecthyma virus )。
3.猪痘病毒属( Suipoxvirus ):猪痘病毒(Swine pox virus )。
4．羊痘病毒属( Capripoxvirus )：有疙瘩皮肤病羊痘病毒 ( Lumpyskin dia capripox virus )、绵羊痘病毒( Sheep pox virus )和山羊痘病毒( Goat pox virus )。
5．兔痘病毒属 (Leporipoxvirus )：也称粘液瘤病毒属。 有粘液瘤病毒 ( Myxomavirus )、 野兔纤维瘤病毒( Hare fibroma virus )、兔肖普氏纤维瘤病毒( Rabbit shope fibroma
virus )、松鼠纤维瘤病毒( Squirrel fibroma virus )。
6．禽痘病毒属 ( Avipoxvirus )：有鸡痘病毒 ( Fowl pox virus )、鸽痘病毒 ( Pigeon pox virus )、金丝雀痘病毒( Canary pox virus )、麻雀痘病毒( Sparrow pox virus )、火鸡痘 病毒( Turkey pox virus )、燕八哥痘病毒( Starling pox virus )、鹌鹑痘病毒( Quail pox virus )、雪鸡痘病毒( Junco pox virus )。
7．软疣痘病毒属 ( Molluscipoxvirus )：如人传染性软疣病毒 ( Molluscum contagiosum virus )。
8．亚塔痘病毒属 ( Yatapoxvirus )：如亚巴猴瘤痘病毒 (Yaba monkey tumor pox virus )。
(二)昆虫痘病毒亚科
该亚科包含昆虫痘病毒 A属(Entomopoxvirus A),有蛴螬(鞘翅目)昆虫痘病毒等 9
个种；昆虫痘病毒 B属(Entomopoxvirus B ),有摩氏蛾(鳞翅目)昆虫痘病毒等 9个种；
昆虫痘病毒 C属(Entomopoxvirus C )，有淡黄摇蚊(又翅目)昆虫痘病毒等 6个种。
以上痘病毒，在病毒颗粒形态、大小、化学组成，包括 DNA含量及在宿主细胞浆内繁
殖的模式均相似。 某些痘病毒具有共同的属抗原 (NP) ，并具有拯救其它加热灭活痘病毒的 能力。属内的痘病毒之间，在形态、抗原性及生物学性质方面一般是相似的。
二、 病毒粒子的形态
所有痘病毒的毒粒呈砖形或大卵圆形。痘苗病毒大小为 270 X 218 nm，正痘病毒属的
其它成员，兔痘病毒属和禽痘病毒属的成员，大小和外形均十分相似。 Orf 病毒较窄小，
约252 X 158 nm绵羊痘病毒较小，约 194 X 115 nm。采用负染色或超薄切片电镜观察，毒
粒在形态上具有三个主要结构成分：一个双凹面的核心体，两个侧体和包膜。病毒基因组 集中在核体内，有蛋白质外膜。感染性痘苗病毒颗粒有两种形式：一种是细胞内的，也是 主要的，即具有脂蛋白外膜，双凹核体和侧体；另一种存在于细胞外，一般仅占 <1%- 20%
因不同毒株和宿主细胞而有所差异。 它具有额外的一层脂蛋白外膜， 可能来自高尔基体膜。
三、 理化性质
毒粒的沉降系率为 5X 103。痘苗病毒毒粒的密度在稀释的缓冲液中为 1.16g/cm 3，在
53%勺蔗糖溶液中为1.25g/cm 3，在酒石酸钾溶液中为 1.20g/cm 3。毒粒的重量为4.5 X 10-15g。
痘苗病毒在生理pH值时带负电荷，兔痘病毒的等电点为 2.3，天花病毒、类天花病毒和猴
痘病毒为 3.4 ，牛痘病毒和痘苗病毒为 4.0。
毒粒的主要成分为蛋白质，约占干重的 90% DNA约占5%约含有3.2%的类脂，主要 是胆固醇、磷脂和中性脂肪。磷脂中主要是卵磷脂。有报道说，鸡痘病毒中类脂含量极高， 约占其重点的1/3。此外，尚有微量的非 DNA的碳水化合物，还可能含有极微量的铜、核 黄素和生物素。
四、 毒粒中含有的酶
已知痘病毒中至少含有转录系统的多种酶类。
I.依赖于 DNA的 RNA聚合酶，约 500 kd，含有 147 kd、132 kd、34 kd、22 kd、21 kd、
20 kd和17 kd的亚单位。在 DNA病毒中，仅知痘病毒与非洲猪瘟病毒有它们自己的 RNA聚合酶。
2.聚（A）聚合酶，80 kd，含有55 kd和33 kd两个亚单位。
3.RNA鸟嘌呤基转移酶。
4.RNA鸟嘌呤7-甲基转移酶。
5.RNA（核苷-2 ）甲基转移酶，38 kd。
6.GTP焦磷酸转换酶。
7•多核苷酸三磷酸酶。
&依赖核酸的核苷三磷酸酶 I、II , 72 kd、68 kd。
9.蛋白激酶，62 kd。
10.5-磷酸多核酸激酶，目前尚未纯化。
II.内核酸核酸酶，目前尚未纯化。
12.单链特异性去氧核糖核酸酶。
13.拓朴异构酶，在 DNA病毒中，目前仅知痘病毒有自己的拓朴异构酶。
五、 毒粒的多肽组成
痘病毒毒粒含有大量的蛋白，纯化的毒粒经 SDS-PAGE至少可以分辨出30个条带。共
12个区带，大部分区带中还包含着几个条带，有的条带可能是未加工的高分子前体，有的 因为糖化或磷酸化使多肽形成多样性。双向电泳表明，在毒粒内存在 100种以上的多肽。
胞外病毒毒粒的外膜至少有 8个多肽：210 kd、110 kd、89 kd、42 kd、37 kd、21.5
kd和20 kd，其中7个是糖蛋白，37 kd是主要蛋白，不糖基化； 89 kd蛋白是血凝素。
胞内病毒毒粒的外膜蛋白中， 54〜58 kd蛋白形成表面的微管结构，它可引起中和抗
体和抑制细胞-细胞融合，另一种 14 kd蛋白也可引起中和反应。
在毒粒核心中有 4种蛋白，74 kd、62 kd、25 kd和11 kd，占核心重量的 70% 其中 11 kd和25 kd蛋白对DNA有很强的亲和性。
第二节痘病毒基因组的结构
痘病毒基因组的长度差异较大，副痘病毒约 130 kb，而禽痘病毒约 300 kb。采用温和
的DNA提取办法可以获得完整的无缺口的病毒 DNA分子，其长度的变化也较大，从兔痘病
毒的120 Md至牛痘病毒的145 Md,就痘苗病毒本身的 DNA长度也有变异，不同毒株为120〜 130 Md，即180〜200 kb，其DNA无感染性。正痘病毒属各成员的基因组有 70%〜90%勺同
源性，其基因组结构的特点如下：
DNA末端的发夹结构
痘病毒DNA链的末端有单链的发夹结构，即末端交叉连结。由于这结构，原始基因组 和末端的酶切片段在碱或加热变性后很快可以复性。存在这一发夹结构的证据是，如果不 用单链特异性核酸酶处理，毒粒 DNA对外切酶III、末端转移酶、多核苷酸激酶、蛇毒磷
酸二脂酶和脾磷酸二脂酶的活性是有抵抗。
就痘苗病毒DNA末端进行克隆和序列分析的结果表明，每一末端有 104核苷酸并不完
全配对，存在两种形式，呈倒置互补，称为“反转”发夹结构，即使在合适的构形中，还 有 10 个核苷酸不能配对。
至于在DNA复制过程中，这一单链复制区的命运尚不清楚。 Pogo（ 1977）报道，在接
种痘苗病毒后，这一交叉连结的发夹结构在 90 min内消失。母株DNA发夹结构消失的时间
相当于DNA合成开始的阶段，在 DNA合成停止时，发夹结构才重新出现。发夹结构的消失 是在末端发夹单链区产生缺口还是在 DNA的主体部分发生缺口，也尚未阐明。 Esteban等
（1977 ）在电镜下研究痘苗病毒 DNA复制中间体，发现逐渐增大的末端双链复制的泡状结 构，提示在DNA复制早期，末端发夹结构并未解开。目前，关于带有末端发夹结构的线状 DNA的复制机理有 3种模式，即Bateman模式、Esteban模式、McFadden和Morgan模式。
