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不同的慢性乙型肝炎患者血清中HBV基因序列是不同的，因为HBV存在不同的基因型（genotype）和血清型（serotype)。但同一个患者体内，HBV基因的突变造成基因序列有微小差别的种群，一般不会超过核苷酸总长度的2％～5％，这种差别不构成病原体不同的基因型或血清型，但的确存在着基因序列的差别，即：HBV虽为DNA病毒，但亦存在准种现象。乙型肝炎病毒基因序列的异质性及准种有如下一些特点：第一，HBV基因序列的异质性和准种特点是慢性HBV感染患者普遍存在的一种现象，而不是仅存在于个别患者的特点。第二，HBV基因序列的异质性和准种特点在HBV基因序列的结构基因区和调节基因区都是普遍存在的。在S、X、前-C/C、P基因区都存在基因序列的异质性和准种的特点，而且在HBV基因的调节序列如启动子、增强子序列中都是存在的，这种特点贯穿于HBV整个基因组。第三，由于HBV基因序列存在着异质性和准种的特点，可产生具有反式激活和抗药性的突变株，因而具有十分重要的生物学和临床医学意义。第四，HBV基因序列的异质性和准种的特点，将HBV基因序列的动态变化和种群的概念引入到了HBV的研究领域中。HBV基因突变始终都在进行之中，是一个动态变化的过程，由于HBV基因序列这种持续的变化，从而形成了一系列的准种，这种突变的特点，不是指单一的病毒基因序列的改变，而是指HBV种群的漂变（shift)。HBV变异可使病原学的性状、复制和表达、免疫机制、临床表现和类型等发生改变，给诊断和防治工作带来新的问题，而且，病毒变异的生物学和临床意义及其关系还不很清楚，尚须进一步研究。HBV变异在患者中普遍存在，更重要的是许多变异在治疗前已经存在。其原因是由于HBV在复制过程中有逆转录过程，逆转录酶不能纠正在转录时出现的错误而发生变异。
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（3）HBV DNA整合 总的来讲，参与整合的乙型肝炎病毒的基因序列多集中在HBVDNA的2个反式激活的蛋白的编码基因区，即HBV的表面抗原，特别是羧基末端截短型的表面抗原的基因整合，以及具有反式激活功能的X蛋白编码基因的整合。Okubo等对HBVDNA在肝细胞整合的情况进行总结，认为HBVDNA在肝细胞中的整合可以分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型整合子属于简单型（simple type)，病毒基因组的结构非常简单，部分已经缺失。病毒的黏性末端序列仅见于1处病毒—细胞DNA连接处，整合位点处的细胞DNA存在小片段的缺失。这种整合可能是HBVDNA复制的中间产物作为整合的底物。这一类型的整合是最为常见的。第二种称为复杂型（complex type)，与Ⅰ型整合类似，但整合的病毒基因组比较复杂，形成过程与Ⅰ型相似，但整合底物却是新型DNA（novel form DNA)。在胎儿肝细胞的实验感染研究过程中，感染HBV以后几天时间就可以见到整合的HBVDNA, 其中发现了第三种整合子，即Ⅲ型整合子，具有较为简单的病毒基因序列，但却存在较大范围的细胞DNA的缺失。在整合过程中，不同的HBVDNA形式都参与了整合过程，可以引发大小不等的细胞基因组DNA片段的缺失，最为常见的就是简单HBVDNA片段的整合，只是引起细胞基因组DNA的小片段的缺失。
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总的来讲，HBV DNA在肝细胞基因组整合的位点是随机的。整合有乙型肝炎病毒DNA的肝细胞在细胞遗传学上的异常，是HBV DNA整合，引起肝细胞肿瘤的重要机制所在。Simon等在HCC组织和肝癌细胞系Hep 40细胞中发现了整合的HBVDNA, 在HCC组织中发现1p36染色体位点的异常，在正常肝组织中这种染色体的异常是不存在的。HepG2.2.15细胞系中检测到几处染色体重排和肿瘤抑制基因p53位点的杂合子丢失（loss of heterozygosity, LOH)。Tokino等在HBV DNA整合的肝组织中发现了大片段的染色体基因组DNA的缺失现象，分别为25、12、11kb。HBV DNA整合除了造成细胞基因组的插入激活，还造成了基因重排，激活癌基因的表达，造成肝细胞的恶性转化。Pineau等发现在HBV相关性HCC组织中存在t(3;8)的染色体转位现象。一边是8p23整合位点，位于羧基肽酶N（carboxypeptidase N）编码基因的附近，在肝组织中这种酶的转录水平很高，在HCC和其他表皮细胞肿瘤组织中经常出现缺失突变。另一边是3q27－29，这是一个多种肿瘤类型如大细胞型淋巴瘤等都能见到的多发性染色体转位位点。该研究结果为HBV诱导的染色体转位，进而为引发HCC的理论提供了直接的证据。
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（4）HBV的复制、表达及感染细胞的过程 HBV侵入人体后，籍Pre S1和Pre S2与肝细胞膜上的受体结合，吸附于肝细胞表面，脱去包膜后穿入肝细胞内，经脱去核壳，双股HBVDNA进入细胞核内成为共价闭合环状DNA（covalent closed circular DNA, cccDNA）作为HBV复制的原始模板，转录为不同大小的mRNA, 主要的有3.5kb、3.4kb、2.4kb、2.1kb、和0.8kb 5种mRNA。0.8kb mRNA编码HBxAg蛋白。2.1kb mRNA编码Pre S2和S蛋白（HBsAg)。2.4kb mRNA编码Pre S1、Pre S2和S蛋白。3.4kb mRNA既是HBV前基因组，又可编码P蛋白（包含HBVDNA多聚酶、逆转录酶和RNA酶H）和C蛋白（HBcAg)。3.5kb mRNA编码HBeAg前体蛋白。HBV前基因组（3.4kbRNA）作为逆转录模板，经逆转录酶催化可以逆转录为负链DNA, 而负链DNA又可以作为复制的模板，在HBVDNA多聚酶的作用下，转录为正链DNA。新转录的正、负链DNA结合成为新的双股部分环状DNA, 与上述编码的病毒蛋白在内质网中装配成新的、完整的病毒颗粒，“芽生”于肝细胞膜上，最后释放至肝细胞外，可以重新感染其他的肝细胞。
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3．丙型肝炎病毒（hepatitis c virus, HCV)
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HCV的病毒学特征 HCV为单正链RNA病毒，属黄病毒科丙型肝炎病毒属，是黄病毒科中唯一的嗜肝病毒。
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关于病毒颗粒的研究报告不一，有认为直径55～65nm的病毒颗粒，为完整病毒颗粒；另一种为直径30～35nm核心颗粒，称为裸病毒颗粒，为病毒的核心部分。HCV颗粒的外层为包膜糖蛋白，内有30～35nm核心颗粒，含病毒的核酸。
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（1）HCV的基因组 HCV基因组为单链RNA, 约由9600个核苷酸组成，有一个开放读码框架，可编码一个约含3010个氨基酸的前体蛋白。HCV基因组5’末端为非编码区（5’NTR），位于ORF上游；HCV基因组3’末端也为非编码区（3’NTR），位于ORF的下游。5’NTR和3’NTR在病毒的复制和稳定病毒的生物学性状等方面起重要的作用。ORF编码的多蛋白前体，被病毒或宿主蛋白酶切成至少10个结构或非结构病毒蛋白。结构基因分为核心区（C）和包膜区（E1、E2/NS1)，分别编码病毒的核心蛋白和包膜蛋白。这些蛋白参与病毒的组装，故又称为结构蛋白。非结构基因（NS）包括NS2、NS3、NS4a、NS4b、NS5a、NS5b, 分别编码NS2-NS5非结构蛋白或功能蛋白（图9-3）。
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图9-3 HCV基因组结构和编码蛋白（Simmonds, 2003)
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（2）HCV各基因区的功能 5’非编码区（5’NTR）：为约340个核苷酸组成的高度保守区。含有内在核糖体结合的位点（internal ribosome entry site, IRES)。
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核心（core）区：核心区位于HCV基因组342～914核苷酸位点，编码核心蛋白（C蛋白）中191个氨基酸组成，分子量为21kD, 该蛋白是高度保守的，有多个B细胞表位，免疫原性好，是建立血清学检测的基础。
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包膜（envelope, E）区：包膜区基因分别为E1区和E2/NS1区两个部分，分别位于第915～1490位（191～383aa）和第1491～2768位（384～809aa），其编码的糖基化蛋白构成病毒外膜。不同的HCV分离株的E1 E2蛋白具有很高异源性，在E2区有两个高变区（hypervariable region, HVR)。HVR1是诱导人体体液免疫产生中和抗体的表位，也是疫苗制备的靶位点。P7蛋白：位于E2末端，为E2蛋白不完全裂解多肽，分子量为7×103，含有较高的疏水氨基酸，功能尚不清楚。
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NS2基因：位于HCV基因组2722～3419核苷酸位点，编码由216个氨基酸组成的非结构蛋白P23，疏水的NS2蛋白与NS3的N端共同构成一种蛋白酶，可裂解NS2/NS5间的连接。
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NS3基因：位于HCV基因组3420～5312核苷酸，编码632个氨基酸P22蛋白，在末端具有丝氨酸蛋白酶活性，在裂解多蛋白活体中发挥协同作用。在NS3羧基末端含有NTP酶和RNA解旋酶。该解旋酶是在HCV复制时解开病毒基因组RNA, 所需能量有NTP酶水解NTP所得。
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NS4基因：位于基因组5313～6257核苷酸区段，其编码蛋白可分成NS4a和NS4b, 这些蛋白具有较高免疫原性，在HCV检测中首先在此区克隆出HCV抗原C100用于抗体检测。
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NS5基因：位于HCV基因组6528～9374区段，所编码蛋白经加工处理后分为NS5a和NS5b。1b型的NS5a中有一个短片段称为干扰素敏感性决定区（interferon-sensitive determining region, ISDR)，在ISDR中氨基酸发生突变的患者干扰素治疗常有良好的应答。
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NS5b具有RNA依赖的RNA聚合酶，与病毒复制有关。
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3’非编码区（3’NTR）：位于ORF终止密码之后，它有一段短的可变区，一段长短不等的多聚嘧啶链（polypyrimidine)，以及98个核苷酸构成3’末端保守序列，这些序列对病毒复制起调控作用。
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近年报道，HCV在翻译蛋白过程中存在程序性核糖体移码现象。核糖体维持正常的读码对蛋白质的正确翻译和细胞的正常生长繁殖是非常重要的。在生物的进化过程中，蛋白质翻译机制的读码错误率已下降到非常低（每个密码子5×105之一）。但是很多病毒在蛋白翻译过程中存在程序性核糖体移码（programmed ribosomal frameshifting）现象，即能使延伸中的核糖体（5’→3’方向）以一定的效率向5’方向（－1移码）或向3’方向（+1移码）移动一个碱基，这是受病毒基因高度控制的翻译调节形式。对此研究较多的有HIV1、HIV2、HTLV1和MMTV等。发生程序性核糖体移码的病毒基因组有重叠基因（overlapping gene）现象，具有两个或两个以上的开放读码框（open reading frame, ORF)。重叠基因符合遗传节约（genetic economy）的原则，它增加了病毒基因组遗传信息的容量，使病毒能够利用有限的基因序列编码较多的蛋白质，以满足病毒繁殖和执行不同功能的需要。
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在HCV 10个病毒蛋白以外，最近几年陆续有证据表明存在HCV基因编码的其他新蛋白：①一种证据来自于信息学分析。生物信息学分析发现C区密码子的第3位核苷酸的同义密码突变率低于随机发生率，提示HCV存在新读码框的可能性。②而大多数证据则来自实验室结果。新蛋白是由C区基因编码的，分子量约为16kD, 和C蛋白有相同的N末端，但是不能用C蛋白的抗体检测，提示该蛋白是C区基因以外的 ORF翻译而来。Xu等则证实该蛋白是由于发生核糖体+1移码而产生的HC VF蛋白（frameshifting protein)，其移码信号位于第8～14个密码子处。Alam和 Ogata等人也报道了从HCV阳性患者中检测到F蛋白抗体，表明F蛋白是在HCV自然感染中产生的。
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病毒基因翻译蛋白时发生程序性核糖体移码的意义何在呢？目前认为，病毒发生核糖体移码合成的蛋白大多是病毒生命周期所需的酶。很多导致人类疾病的病毒都是利用程序性核糖体移码调节结构蛋白与酶蛋白的产生。一旦这种移码效率被改变，其产生的蛋白比例不均衡，病毒就不能继续繁衍，从而消除或减少病毒的产生。研究程序性核糖体移码效率调控的重要意义之一在于其具有潜在的抗病毒作用。程序性核糖体移码具有以下4个特点：①除少数几个特例外，真核生物基因几乎不存在程序性核糖体移码；②移码效率发生很小的改变就会对病毒粒子的形成造成很大影响，这已经在很多体内外实验中得到证实；③使程序性核糖体移码效率发生改变的药物浓度低于抑制细胞生长和蛋白质合成的浓度，不会抑制宿主细胞的翻译机制，从而减少了对宿主的毒性；④病毒变异快，因此对很多药物会很快产生耐药。而程序性核糖体移码作为药物作用靶位，是影响病毒蛋白在翻译过程中的宿主的翻译机制，不涉及病毒本身的变异能力。
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（3）HCV的基因变异与基因分型 HCV呈现广泛的基因异质性。目前世界各地分离的HCV株在核苷酸、氨基酸序列上存在不同程度差异，目前已将HCV分成6个基因型和100多个亚型。目前比较通用的是由Simmonds提出的亲缘关系分析基因型，即NS5区222bp（7975～8196nt）的亲缘树结构：基因同源性在不同型间为56％～72％，亚型间为74％～86％，不同株间为88％～100％。按发现先后分为6个基因型和11个主要亚型。基因分型的意义：①HCV基因型与地理分布有关。中国、日本以1b、2a为主，美国以1a、1b为主，在美洲、欧洲以3a为多，埃及以4a为主。②HCV基因型与疾病严重性相关。1b型HCV RNA载量高，肝病理变化较重，易导致肝硬变和肝癌，但也有人认为基因型与疾病严重性无关。③HCV基因型与IFN-a疗效相关，多因素分析表明1b型和血清HCV-RNA高水平是唯一对IFN-a治疗无反应的独立性预测因素。④HCV基因型与疫苗有关。疫苗设计应覆盖不同基因型的序列以能诱导机体不同型的广泛免疫反应。
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（4）HCV的准种特性 HCV在体内常以准种分布。是由HCV优势株及种系密切相关，但又由不同的变异株共同构成病毒群。准种的产生可能是病毒感染过程中在宿主免疫压力下发生突变累积的结果，或是在多个病毒株同时感染机体的致病过程中引发突变的结果。目前认为，HCV的准种复杂性可影响急性HCV感染的结果、慢性化、疾病的严重程度以及IFN-a治疗效果等。
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