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2020-04-01當冠狀病毒遇上人類—從特性與歷史說起 604 期

Author 作者 施信如。郭瑞琳。
病毒原來就是自然界組成的一份子,只是過去那些未傳染到人類或未對人類生活造成影響的病毒大都被忽略。但是隨著人類逐漸打破與大自然的疆界,那些原本只感染野生動物的病毒,逐漸有機會與人類接觸。若這些野生動物病毒可以感染人類細胞並在其中複製時,便有機會侵襲人類,進而影響人類生活。而冠狀病毒(coronavirus)的跨宿主傳播就是一個例子。

冠狀病毒是什麼?

冠狀病毒廣泛存在在許多動物體內,經常造成呼吸道及腸胃道感染。在嚴重急性呼吸道症候群(severe acute respiratory syndrome,SARS)爆發之前,人類冠狀病毒在健康成人身上通常不會引發嚴重疾病,所以並未引起大眾注意。而根據病毒的基因組成序列,冠狀病毒被分為α、β、γ、δ四個屬。α和β冠狀病毒經常引起人類呼吸道症狀,SARS冠狀病毒即屬於β冠狀病毒。

冠狀病毒具有外套膜(envelope),病毒顆粒大小約120奈米(nm),其中包裹一條長度26000~32000個核苷酸(nucleotides)的正股核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)。因為病毒外套膜上嵌有棘蛋白(spike glycoprotein,S),在電子顯微照相中看似王冠或日冕形狀,所以被稱為冠狀病毒。病毒套膜上除了有棘蛋白外,還鑲嵌有醣膜蛋白(membrane glycoprotein,M)及外套膜蛋白(envelope small membrane protein,E),而病毒顆粒內部的RNA則被核鞘蛋白(nucleocapsid phosphoprotein, N)包覆(右上圖)。其中棘蛋白會與細胞膜上特定的細胞蛋白質結合,使細胞蛋白質成為病毒接受器(receptor)。因為這種結合如同鑰匙和鎖的配對一樣具有選擇性,所以並不是每一種冠狀病毒都可以感染人類細胞。

 

冠狀病毒結構

不過當病毒結合了與自身吻合的接受器,會藉由細胞的胞吞作用(endocytosis)進而感染細胞。在被感染的細胞中,病毒顆粒裡的正股RNA會釋放到細胞質中,利用細胞中的蛋白質合成系統,合成病毒複製時所需的蛋白冠狀病毒結構冠狀病毒在細胞中的複製過程當冠狀病毒遇上人類—質。這些病毒蛋白質除了會複製更多病毒的RNA基因組外,也會轉錄出一系列較小片段的次基因體信使核糖核酸(subgenomic mRNA)。這些mRNA也會利用細胞的蛋白質合成系統,做出病毒結構所需的棘、膜、套膜和核鞘蛋白。最後,新合成的病毒RNA與病毒結構蛋白質在細胞內質網(endoplasmic reticulum,ER)、高基氏體(Golgi apparatus)系統中組裝後傳送至細胞膜,新的病毒便釋放到細胞外(下圖)。……【更多內容請閱讀科學月刊第604期】