冠状病毒 病毒學
冠狀病毒基因組中的組裝信號（packaging signal）位置也因種類而異，乙型冠狀病毒支系A（Embecovirus亞屬）的組裝信號可能位於複製酶1b編碼非結構蛋白nsp15的序列中，為一長約100nt的莖環，部分馬冠狀病毒與兔冠狀病毒HKU14（皆屬於乙型冠狀病毒支系A）的序列在複製酶1a編碼非結構蛋白nsp3的區域也有出現了此一莖環，因而具有兩個組裝信號；其他冠狀病毒中，豬傳染性胃腸炎病毒的組裝信號位於5′非轉譯區，長約500nt，且已幾乎包含整個編碼非結構蛋白nsp1的基因，TGEV與其他甲型與乙型冠狀病毒（SARS-CoV、MERS-CoV等不屬於支系A的病毒）的組裝信號可能與5′非轉譯區SL5中的一個重複序列有關。丙型冠狀病毒的組裝信號尚不明，部分丁型冠狀病毒（如鵯冠狀病毒HKU11）的組裝信號可能位於複製酶1b編碼nsp13與nsp14的基因之間。以上組裝信號均只出現在完整的基因組RNA中，不見於任何次基因組RNA，可避免後者被組裝到病毒顆粒中。膜蛋白（M）與核殼蛋白（N）都可能識別這些組裝信號而參與組裝過程，具體機制仍不明，有假說認為是核殼蛋白的C端結構域（CTD）和組裝信號結合，核殼蛋白的N3結構域再與膜上的膜蛋白結合；另一假說認為是膜蛋白先與組裝信號結合；還有一假說認為兩者本身皆無法和組裝信號結合，需要膜蛋白和核殼蛋白的N3結構域先行結合後，才能和組裝信號結合而完成組裝。
被病毒感染的個體可以將其散播至環境中，病毒的組織特異性、感染力與宿主特異性由其刺突蛋白和宿主細胞受體的結合決定。冠狀病毒多感染上皮細胞，可能以氣凝膠、物品或糞口路徑傳染給其他個體。已知的人類冠狀病毒大多感染呼吸道，其他動物的冠狀病毒則有許多感染消化道者，例如豬傳染性胃腸炎病毒的主要感染途徑為糞口傳染。
冠狀病毒的感染後，其非結構蛋白可引發細胞自噬，內質網形成雙膜囊泡（DMV；病毒RNA複製的場所）的過程即與細胞自噬反應密切相關，可能為自噬反應啟動後驅動內質網膜的重組而形成，不過也有實驗結果表明冠狀病毒可成功感染缺乏ATG5等重要自噬蛋白的細胞，因此發現有些冠狀病毒（鼠肝炎病毒、禽類傳染性支氣管炎病毒與人類冠狀病毒NL63）可以另一條途徑（ERAD途徑）刺激DMV的形成，不依賴細胞自噬途徑，但過程中可能借用LC3等此途徑使用的蛋白。細胞自噬反應中，BECN1促進自噬小體和溶體的融合以分解其中物質，冠狀病毒可以數種方式抑制BECN1的作用以避免DMV和溶體融合。
冠狀病毒複製與組裝的過程大幅改變內質網的結構，且四種結構蛋白中有三種（膜蛋白、包膜蛋白與刺突蛋白）是由內質網中的核糖體轉譯，並在內質網中進行醣化等複雜的後轉譯修飾，蛋白質的折疊和聚合也須仰賴內質網中伴護蛋白的幫助，增加內質網核糖體轉譯的負擔，加上病毒感染以細胞自噬等途徑引發內質網產生許多囊泡，消耗內質網膜的成分，這些因素均造成內質網處於逆境狀態，可引發宿主細胞的內質網逆境反應（ER stress）。內質網逆境反應可刺激數種細胞反應，可能為細胞對抗病毒感染的機制，部分冠狀病毒中內質網逆境反應可在感染初期激活PERK與PKR等EIF-2激酶，將eIF2磷酸化以抑制轉譯，促使細胞凋亡，並刺激細胞激素的合成，如豬傳染性胃腸炎病毒的感染引發PERK途徑後即可刺激INF-1的表現；除此之外內質網逆境反應還可引發IRE1-XBP1途徑與ATF6途徑等反應，刺激多種細胞抗逆境蛋白與細胞激素的合成。
冠狀病毒可以數種機制誘發細胞凋亡。SARS-CoV可以胱天蛋白酶途徑造成肺、脾臟與胸腺等組織的凋亡；MERS-CoV可以多種途徑造成呼吸道組織與T細胞凋亡；人類冠狀病毒OC43可造成神經元凋亡，不依賴胱天蛋白酶途徑，但過程中仍使用該途徑中的蛋白Bax；SARS-CoV-2可能也能引發細胞凋亡。冠狀病毒感染還會因引發內質網逆境反應或刺激MAPK/ERK途徑而間接造成細胞凋亡。上述造成細胞凋亡的病毒除主要感染的組織外，還有許多造成免疫細胞凋亡者，此外人類冠狀病毒229E也可殺死樹突細胞（但非透過細胞凋亡途徑），可能可藉此抑制宿主免疫反應。造成細胞凋亡的途徑有多種，包括上述內質網逆境反應的途徑，以及若干冠狀病毒感染可引發的MAPK途徑，例如p38被活化後可將eIF4E磷酸化以抑制轉譯，引發細胞凋亡；JNK也會促進細胞凋亡，並可能另有其他抗病毒功能；不過另一種冠狀病毒引發的MAPK途徑（ERK）結果則與p38相反，可將eIF4EBP1磷酸化，釋出原本與之結合的eIF4E以促進轉譯進行。
冠狀病毒的感染可藉由許多不同途徑促進多種細胞激素的合成，造成發炎反應，為宿主細胞的先天免疫反應。除上述內質網逆境反應刺激細胞激素表現的途徑外，冠狀病毒還可引發細胞中的數種MAPK途徑，包括p38、ERK、JNK等促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）的活化。三種MAPK被活化後都可刺激多種細胞激素，在不同冠狀病毒中已有CCL2、IL-8、IL-6、TNF-α與COX-2等細胞激素被報導。
宿主感染後可對冠狀病毒產生適應性免疫，即激活特異的T細胞與B細胞。健康人體對造成普通感冒的四種冠狀病毒（229E、OC43、NL63與HKU1）的免疫力可能僅維持約半年至一年，之後會再被相同的病毒感染；SARS-CoV感染後兩三週內病人體內便會產生針對其刺突蛋白的抗體，SARS-CoV-2感染產生抗體所需時間可能更短，SARS患者的抗體效價也會隨時間下降，有研究追蹤SARS事件中的患者，發現數年後病人體內的抗體與記憶性B細胞反應均大幅下降，相較之下記憶性T細胞可能得以維持較長時間，不過免疫力維持的時間可能因人而異，有患者在感染SARS超過十年後體內還能測得抗體；MERS-CoV感染產生的抗體維持時間則因症狀嚴重程度而異，重症者染病兩年後體內的抗體效價比輕症者高出許多。
對雞隻施打預防傳染性支氣管炎病毒的疫苗，產生的免疫力僅能維持約9週，且僅對部分株系具有保護效果。豬呼吸道冠狀病毒（PRCV）因與豬傳染性胃腸炎病毒非常相似，受其感染的豬隻可獲得對後者的免疫力，惟其粘膜免疫（IgA）會隨時間減弱；感染牛冠狀病毒的牛隻也有類似情況。鼠肝炎病毒的JHM株系感染所引發的免疫反應在清除病毒的同時會導致腦部神經元去髓鞘的症狀。
針對宿主細胞的免疫反應，冠狀病毒亦有多種機制加以應對，許多冠狀病毒的蛋白除本身的結構或催化功能外，還兼有抵抗免疫反應的功能。相較於其他RNA病毒的感染，冠狀病毒感染通常不會造成第一型干擾素的大量表現，顯示冠狀病毒可能有抑制其表現的機制。SARS-CoV、MERS-CoV、IBV、鼠冠狀病毒與人類冠狀病毒NL63的非結構蛋白ns3（PLpro蛋白酶）除了自我切割多聚蛋白外，還有將宿主蛋白去泛素化的功能，而SARS病毒與MERS-CoV的ns3還可將宿主蛋白上的ISG15標記移除，因泛素化與ISG15標記都在細胞先天免疫反應的訊息傳遞路徑扮演重要角色，冠狀病毒的ns3藉由移除這兩種標記抑制宿主免疫反應，降低干擾素的表現，且SARS病毒的ns3還可能以不涉及蛋白酶切割的機制抑制細胞中第一型干擾素（IFN-1）的合成。此外，SARS病毒複製酶中的PLpro、nsp1和ORF3b與核殼蛋白皆可抑制RIG-I途徑的活化，以避免病毒的雙股RNA啟動免疫反應；其ORF6則可抑制JAK/STAT的活化，此二機制皆可抑制第一型干擾素的生成，其中nsp1還可造成包括干擾素在內的許多宿主mRNA被降解而無法表現，病毒自身的RNA則因5'UTR的特殊序列而不受影響。
除活化RIG-I外，病毒的雙股RNA還可能活化細胞中的2′, 5′-寡腺苷酸合成酶，合成2′, 5′-寡腺苷酸，進而活化核糖核酸酶L以降解病毒的RNA，為抵抗此反應，MERS的ns4b與鼠肝炎病毒的ns2可將2′, 5′-寡腺苷酸降解而避免其活化核糖核酸酶L，避免病毒RNA被分解。
另外，SARS病毒的包膜蛋白可抑制內質網逆境反應所引發的IRE-1途徑，阻止細胞凋亡與細胞激素的合成，此機制可能與包膜蛋白形成病毒孔蛋白（離子通道）的功能有關。