慢性HCV感染最终发展成为HCC的确切机制尚未彻底阐明，一般认为从HCV感染到HCC的发生是一个非常缓慢的过程，一般在25～30年。HCV感染者约有80%（65%～95%）形成CHC，这些慢性肝炎患者中约有15%（10%～30%）将发展成肝硬化。疾病的结局与感染时间相关，在40岁前感染HCV的患者，5%将在20年内发展为肝硬化，而40岁后感染的患者，则有20%的人将发展为肝硬化。慢性HCV感染患者如果ALT正常，则疾病很少进展。HCV所致肝硬化的患者每年转化为HCC的比例为1%～4%。Takano等人对研究124例丙型肝炎患者进行前瞻性研究，13例患者最后诊断肝癌，其中12例为肝硬化，仅1例为非肝硬化患者。最近采用瞬时弹性成像（TE）进行的研究支持这一结果。因此，HCV导致肝细胞癌变的过程可基本归结为：HCV 感染→慢性炎症→肝纤维化→肝硬化→HCC。

HCV在宿主细胞中的复制需要各种病毒蛋白的支持，这些病毒蛋白在粗面内质网的核糖体中合成，在内质网腔中获得正确折叠。非结构蛋白4B（NS4B）在宿主细胞的过量表达可激活未折叠蛋白反应（UPR），进而诱导一系列反应。酵母双杂交系统中，NS4B可与内质网应激（ERS）通路中的激活转录因子（ATF）6β和ATF6α相互作用；在HCV复制模型中病毒复制诱导ERS，使宿主细胞更易受氧化应激损伤；HCV包膜蛋白E1和E2的过量表达也会诱导ERS通路中的ATF4、CHOP（C/EBP homology protein）和XBP1（X-box binding protein）的表达。HCV核心蛋白表达同样会引起ERS导致内质网钙离子耗尽引起细胞凋亡，在细胞培养中还发现E2可以作为PERK（PKR-like ER kinase）的假底物，抑制eIF2α的磷酸化，使受感染细胞中其他正常蛋白的翻译减少，引起肝细胞功能障碍。HCV患者肝活检的样本中，可观察到异常的内质网腔扩张，说明内质网应激的存在。总之，内质网内大量未折叠蛋白的累积，通过三种感受器蛋白，即跨膜蛋白激酶1（inositol requiring enzyme 1，IRE-1，又称核酸内切酶）、激活作用转录因子（activating transcription factor-6，ATF-6）和双链RNA依赖的蛋白激酶样ER激酶（PKR-likeER kinase，PERK）诱发ER及未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR），同时激活炎症、增殖相关的调控基因，减少细胞凋亡。

HCV感染患者肝内铁质沉积比较常见，过量的铁可能导致肝细胞氧化应激，产生8-羟基脱氧鸟苷，从而诱导DNA突变。对于CHC患者来说，通过放血进行长期的排铁，有望成为降低HCC风险的一种治疗方法。

肝脂肪变性是CHC的一种常见的组织学特征，70%HCV感染患者合并脂肪肝，并且与肝纤维化、肝硬化及HCC的发生有着密切的关系。肝活检的年龄、BMI和HCV感染持续时间是CHC患者纤维化独立危险因素，特别是对于基因1型的HCV患者来说，肝脏脂肪变性更是肝纤维化的危险因素。进展至肝硬化的HCV感染者，脂肪肝的存在是导致HCC发生的独立危险因素。

HCV核心蛋白与肝脏脂肪变性有着密切关系。不论是体外试验还是体内试验，均已证实核心蛋白可导致脂质小滴在肝细胞内聚集。核心蛋白通过刺激编码脂肪合成酶类和脂肪酸吸收相关蛋白的基因表达增加，在HCV 感染所致脂肪肝的发展过程中发挥了重要作用。HCV核心蛋白对肝脂肪变性的诱发可能存在不同的分子机制：①抑制微粒体甘油三酯转移蛋白（microsomal triglyceride transfer protein，MTP）活性，干扰甘油三酯（triglyceride，TG）和极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）在肝内的装配和分泌；②与人载脂蛋白AⅡ（apolipoprotein AⅡ，Apo AⅡ）相互作用形成异二聚体，参与对脂质代谢的调节；③与脂质结合，增加脂质过氧化反应；④对调节脂质代谢物质的影响等。

CHC合并脂肪肝的主要致病因子是胰岛素抵抗（IR），IR通过基因型依赖的方式促进肝纤维化进展。HCV基因型1型的CHC患者，其IR促进肝纤维化的机制包括脂肪性肝炎、高瘦素血症、TGFα升高和过氧化物酶体增殖蛋白激活性受体（PPAR） -γ表达受损。对HCV基因型为3型的患者而言，脂肪肝可能是病毒诱导的直接致细胞病变效应。3型HCV的核心蛋白所独有的第164位苯丙氨酸残基较其他基因型的酪氨酸残基具有更高的脂质亲和力，这也可以解释感染3型CHC患者所特有的肝细胞内脂质积聚现象。对感染其他基因型HCV的患者而言，导致IR的宿主代谢危险因素如肥胖、2型糖尿病和高脂血症是导致细胞内脂质蓄积的主要因素，有学者认为HCV感染本身就可能导致IR并可导致患者患上2型糖尿病，如HCV核心蛋白可抑制微粒体甘油三酯转运蛋白导致脂肪肝的发生，进而导致糖尿病；又或者HCV核心蛋白还可抑制胰岛素信号通路导致IR。台湾地区学者对188例不同临床分期的CHC感染患者进行HOMAIR和血清脂联素水平进行了前瞻性研究，结果显示，在HCC患者中，与HBV感染或者非乙非丙肝炎病毒感染的患者相比，2型糖尿病更常见于HCV感染患者中，CHC患者HOMA-IR比HBV感染的患者更高。在CHC患者中，HCC患者的血糖、胰岛素及HOMA-IR水平都比慢性肝炎、进展期肝纤维化患者高。年龄、男性和BMI与血清脂联素水平显著相关。通过回归分析发现，年龄、男性、血清胰岛素水平和HOMA-IR 是HCC发展过程中的一个独立因素。

HCV核心蛋白除了存在于内质网池和脂质小滴，还可定位于线粒体外膜，这可能调节宿主的脂质转运和凋亡发生。体内和体外试验发现核心蛋白与线粒体相互作用可导致其氧化损伤，线粒体功能紊乱进一步导致氧自由基水平升高，活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成增加。ROS是指各种化学反应生成的分子氧被激活状态，包括超氧化物（ ）、过氧化氢（H ₂O ₂）和羟自由基（OH•）等。ROS可导致体内脂质过氧化，是导致多种肝脏疾病中肝细胞免疫损伤的主要因素。核心蛋白诱导细胞产生过量的ROS的同时还释放细胞色素C，而细胞色素C的释放通常预示细胞凋亡，但表达核心蛋白的细胞同时可上调抗氧化和抗凋亡的基因，并通过诱导氧化应激反应改变细胞凋亡通路，因而细胞并不发生凋亡。除此之外，ROS可干扰体内抗病毒免疫反应、使肝纤维化进程加快并参与癌症形成。在Huh-7和HeLa细胞系及脱氧胆酸模型的研究也证实ROS可导致广泛的DNA损伤。

HCV的致癌机制还与其逃避机体免疫系统的监视有关。首先，HCV的核酸多聚酶缺乏核酸校正功能，复制时易出错而导致变异率升高。HCV在体内发生持续的变异并出现大量准种株，使机体无法产生持续和有效的特异性细胞和体液免疫应答，从而逃避宿主免疫清除，在体内长期贮存和复制，造成长期持续的慢性感染。其次，HCV 除在肝细胞中繁殖外，还可在外周血单核细胞中复制，这是导致HCV再感染、慢性化和复发的重要根源之一。最后，HCV感染的病毒载量显著少于HBV，病毒抗原表达水平不高，机体对HCV的免疫应答较弱，特异性免疫应答水平低下，导致机体对HCV产生免疫耐受。部分患者的细胞免疫应答能力下降（尤其是Th1细胞功能），也是HCV在体内持续复制和慢性化的重要原因。在HCV慢性感染基础上，遗传不稳定性和基因突变的发生频率增加，某些肝细胞最终发生完全的恶变，并逃避机体正常的生长调控和免疫监视机制的限制，经克隆增殖而导致HCC的发生。

最初研究认为，HCV的致癌机制主要是其炎症反应所致，其理由是HCV感染可导致慢性炎症，肝脏损伤后肝细胞再生活跃，细胞增殖加速使肝细胞增殖周期中的调控基因更容易发生随机改变，从而使肝细胞突变几率增加；同时细胞增殖加速也容易使慢性肝病过程中致病因子所导致的DNA突变得以保留并迅速克隆性扩张，最终导致癌变。HCV与HBV不同，前者是一种典型的RNA病毒，通过其负链形式在胞质内复制，不经过DNA中间状态，不能像HBV那样将病毒基因片段整合入被感染的肝细胞，从而直接干扰宿主基因的复制编码过程。目前，已有大量研究证据表明HCV的蛋白产物（包括结构蛋白和非结构蛋白）在肝细胞癌变过程中发挥重要作用。其发挥作用的途径包括影响细胞信号传导通路、影响癌基因及抑癌基因的表达、影响细胞周期、影响肝细胞的增生和凋亡等。在这些致癌蛋白产物中，最重要的是核心蛋白、NS3和NS5A。

对HCV基因组的研究发现其核酸序列存在较高的变异性，变异可发生于基因组中任何部位，但非编码区域（NCR）和核心蛋白是相对保守的，而另一些区域尤其是E2的HVR1和HVR2是变异发生较多的区域。一些研究发现，在HCC发病率较高的国家中基因型1b均占主导地位，感染1b型HCV的患者其HCC发病率升高2～6倍，提示基因型1b与肝硬化及HCC关系密切，且从慢性肝炎发展至肝功能障碍的进程更快。但也有研究认为，感染1b型HCV的患者HCC发病率增高是由于该患者群体通常年龄较大，病毒感染时间较长、基础肝病较严重，从而导致HCC发病率相对较高。

目前，已有大量研究证据表明HCV的蛋白产物（包括结构蛋白和非结构蛋白）在肝细胞癌变过程中发挥重要作用。其发挥作用的途径包括影响细胞信号传导通路、影响癌基因及抑癌基因的表达、影响细胞周期、影响肝细胞的增生和凋亡等等。在这些致癌蛋白产物中，最重要的是核心蛋白、NS3和NS5A。

HCV核心蛋白的致癌性与以下几个方面有关：①蛋白的分子结构和亚细胞定位；②以某些特定蛋白分子形式移位至细胞核，与细胞周期相关蛋白相互作用而影响细胞周期的调控；③细胞凋亡的异常调控等。

核心蛋白由C基因编码，首先合成相对分子质量为21 Kd（第1～191aa，C191）的蛋白前体，然后全长的核心蛋白前体在信号肽酶的介导下在内质网进行剪切，切割掉C端疏水区后加工成为成熟的核心蛋白。在HCV感染的人肝细胞内核心蛋白的分子量为20 Kd，与剪切后的成熟核心蛋白分子量一致。成熟的核心蛋白是由173aa构成的蛋白，其前体蛋白的作用在于调节成熟核心蛋白（第1～173aa，C173）的亚细胞定位。

成熟的核心蛋白在体内通过蛋白激酶A和蛋白激酶C介导的磷酸化来参与基因转录调控。现已证实，核心蛋白主要位于内质网膜、细胞器（线粒体、高尔基体）、胞浆及核周空间。在肝细胞癌变过程中，这些蛋白分子活化并移位至细胞核，这种移位可能取决于细胞类型或其表达蛋白的加工方式，因为在感染HCV的肝细胞中核内表达核心蛋白并不常见。有研究报道，在C191缺失条件下表达的C173可移位至细胞核，成熟的核心蛋白N′-末端具有核定位信号（nuclear localization signal，NLS），近来还发现了一个新的双向NLS，其可能是通过占领输入蛋白-α（importin-α）上的结合位点实现的蛋白的胞内移位。一项关于核心蛋白与p53的相互作用的实验也证实：不论是体内还是体外实验，两者均共同定位于细胞核内亚核粒状结构和核周区域，提示核心蛋白可通过依赖p53的方式影响基因转录。此外，核心蛋白在N′-末端尚存在高度保守的非特异性RNA结合域（第1～75aa）。核心蛋白的上述结构特点提示核心蛋白对肝细胞功能具有不利影响，并可能导致肝细胞的癌变。

核心蛋白可直接或间接与多种核转录因子相互作用，与这些核转录因子的相互作用以及这种相互作用在致癌作用中的功能尚未完全阐明。核心蛋白结合的核转录因子包括核内不均一核糖核蛋白K（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K，hnRNP K）、亮氨酸拉链转录因子（leucine zipper transcription factor，LZIP）、14-3-3 蛋白、p21/WAF1、RNA 解旋酶CAP-Rf 和NF-κB等。成熟核心蛋白可移位进入细胞核，入核后核心蛋白与hnRNP K结合，作为转录调控器发挥作用。核心蛋白可下调hnRNP K对人胸腺嘧啶核苷激酶基因启动子活性的抑制作用。LZIP可激活下游cAMP效应元件（cAMP response element，CRE）依赖性转录来调控细胞增殖，而HCV核心蛋白可在细胞质内与LZIP螯合并将其灭活，从而促进细胞恶性转化。研究证实，核心蛋白是一种新型的Raf-1激酶活化蛋白，可通过与14-3-3蛋白的相互作用来调控肝细胞生长。14-3-3蛋白家族是包括Raf-1激酶级联放大效应在内的多个信号传导通路的组成部分，核心蛋白可通过14-3-3 蛋白影响相应信号传导通路，调控细胞周期。核心蛋白还可与细胞质内多种细胞周期调控蛋白结合，如在载脂蛋白AⅡ 的协同下与淋巴毒素-β受体和TGFα Ⅰ型受体相结合，调控细胞周期，导致癌症发生。核心蛋白还可通过激活NF-κB来上调TGFα的表达，从而促进肝细胞的增殖。研究结果发现，通过抑制HCV核心蛋白的表达来调节细胞周期调控基因的表达，可以实现肝细胞永生化表型的逆转。近来还有研究发现，核心蛋白与PKR在表达全长HCV 复制子的细胞中具有相同的亚细胞定位，且核心蛋白能直接作用于PKR，导致PKR自身磷酸化，从而调节细胞增殖，最终导致癌变。

核心蛋白还可通过ERK、JNK、MAPK和诱导MAPK磷酸化等途径直接激活肝细胞增殖，还可通过上调细胞周期蛋白E（cyclin E）在mRNA和蛋白水平的表达来促进细胞增殖。此外，核心蛋白一方面可以反式激活某些病毒或细胞启动子，如c-Myc基因启动子、SV40 早期启动子、劳氏肉瘤病毒长末端重复启动子等，另一方面也可抑制某些启动子，如HBV、c-Fos、p53、IFN-β、β-actin和1型人类免疫缺陷病毒长末端重复的启动子。

核心蛋白与p53的相互作用在肝细胞癌变过程中的地位尤其值得关注。几乎所有的人类肿瘤（包括HCC）都与p53的突变有关，这一现象表明了p53基因组保持稳定的极端重要性。在肿瘤细胞中，p53蛋白表达明显增加，而正常细胞则没有这种现象。尽管绝大多数人类肿瘤可发生p53的功能失活，但在HCC早期阶段却很少发生p53的突变。关于核心蛋白与p53通路的大多数研究是基于体外试验，其研究结论也不尽一致。通过各种体外实验模型的研究证明核心蛋白可抑制p53 和p21基因启动子的转录，但只有p21蛋白的表达受到抑制。而根据另外一些学者的研究，在HepG2细胞内核心蛋白对p21基因的转录激活需要上游p53基因保持稳定，而Hep3B细胞则没有这种要求。而在NIH 3T3细胞和原代培养肝细胞则可观察到，核心蛋白对p21的转录发挥抑制作用的同时并未导致p53的表达减少。核心蛋白与p21的具体作用机制现已阐明，核心蛋白与p21蛋白复合体的形成取决于核心蛋白的N和C末端部分的特定序列。有研究证明，核心蛋白对p21启动子发挥转录抑制作用的区域主要位于84-191aa片段。有研究证实，核心蛋白与p53能发生直接的相互作用，这种相互作用可导致p53下游效应基因产物即p21表达增加，并最终导致细胞生长抑制，研究证明，p53蛋白的C末端部分的366～380aa片段是与核心蛋白相结合的区域。此外，还有一些研究认为，核心蛋白作为p53的转录共刺激因子发挥作用而增加p21的表达。

核心蛋白的亚细胞定位对其结合和活化p53和（或） p21蛋白的能力至关重要，在胞浆内核心蛋白通过活化p53来促进p21蛋白的表达，而在细胞核内核心蛋白可通过非p53依赖途径降低p21蛋白的表达。细胞核内核心蛋白对p21的转录调控具有双向作用，它可以上调p21的表达，也可以下调p21的表达。核心蛋白的浓度对p53的反式激活能力也有影响，在低浓度时核心蛋白可促进p53的转录活性，而在高浓度时则抑制p53的转录活性，且无论在低浓度还是高浓度条件下核心蛋白与p53 DNA的亲和力均是增强的。核心蛋白可增强p53介导的对RNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ的转录抑制作用。在一项HCV蛋白（包括核心蛋白、NS3、NS5A和NS5B）对肝细胞瘤Huh-7（p53+/+）和Hep3B（p53-/-）细胞系细胞周期影响的研究中发现只有核心蛋白能够诱导Huh-7细胞系c-Myc和p53的表达增加。总之，核心蛋白至少可以通过以下三个方面影响p53通路，即直接相互作用、在基因水平调节和转录后修饰。

此外，核心蛋白还可与p73蛋白（p53相关蛋白）相互作用。p53和p73具有广泛的结构和功能相似性，p73可在一系列DNA损伤因子诱导下表达增加，具有不依赖于p53途径诱导细胞凋亡的能力。在p73的协同作用下，核心蛋白可移位至细胞核。这种移位需要在p73-α或p73-β肿瘤抑制蛋白存在的条件下才能实现。此外，研究发现核心蛋白与p73的相互作用只能以p53依赖性方式抑制p73-α，而不是p73-β依赖性细胞生长停止。

总之，HCV核心蛋白与p53家族多个成员在细胞核内或胞浆内与之相互作用，直接或间接影响p53家族成员的功能，从而影响肝细胞的增殖、分化。

凋亡又称为细胞程序性死亡，是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。细胞凋亡的途径主要有两条：一是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶，含半胱氨酸特异性蛋白酶天冬氨酸酶（cysteine containing aspartate specific protease，Caspase）；另一条是途经通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活Caspase。Caspase是引起细胞凋亡的关键酶，一旦被信号途径激活能将细胞内的蛋白质降解，引起细胞不可逆的走向死亡。HCV核心蛋白能够与介导细胞凋亡的信号分子或与线粒体相互作用，诱导或抑制细胞的凋亡。HCV核心蛋白影响细胞凋亡的可能机制包括：①核心蛋白通过TNFα受体介导的细胞凋亡；②核心蛋白通过Fas途径介导细胞凋亡；③核心蛋白通过淋巴毒素β受体（lymphotoxin β receptor，LT-βR）途径介导的细胞凋亡；④核心蛋白通过线粒体损伤启动的细胞凋亡；⑤核心蛋白通过p53 途径介导细胞凋亡。但目前核心蛋白在细胞凋亡中的作用尚无定论。早期的研究发现，在培养的人乳腺癌细胞系MCF7中核心蛋白对TGFα诱导的凋亡具有抑制作用。而其他针对HepG2和Hela细胞系的研究则认为HCV感染可通过TNF信号通路促进细胞死亡，其机制可能是通过与TNFR1的胞质尾区相互作用而实现的。而且在HepG2细胞中，不论是全长或C-端截短的核心蛋白还是E2蛋白，均不能抑制TGFα或Fas抗体诱导的凋亡。反过来，在JURKAT细胞中则发现HCV核心蛋白可促进Fas介导的细胞凋亡。近来的研究已揭示，核心蛋白对HepG2细胞系中TGFα诱导的凋亡的抑制作用机制与Caspase-8的活化抑制有关，而后者则由细胞持续性表达Fas相关性死亡结构域蛋白样白介素-1 β转变酶（FLICE）介导。上述研究关于核心蛋白对细胞凋亡的不同结论可能与所采用的试验模型或细胞系FLICE表达水平不同有关。

核心蛋白可能通过LT-βR途径介导的细胞凋亡，核心蛋白N端40aa的片段可以直接与LT-βR胞内区98aa结合，进而调节LT-βR信号转导。核心蛋白与LT-βR结合发生在ER，则可干扰LT-βR转移到胞膜，若发生在胞膜则会影响TNFR相关蛋白3（TNFR associated factor3，TRAF3）与LT-βR的结合，使LT-βR表达下降，以及干扰LT-βR—TRAF3信号传导途径。有报道指出，在γ-干扰素的协同作用下，核心蛋白的表达能促进LT-βR配体对HeLa细胞的细胞毒作用，而在HuH7和HepaG2细胞中却没有此作用。研究认为，HCV核心蛋白上调了LT-βR功能，其结果：一是使HCV逃逸机体的免疫系统的攻击，导致持续感染；二是使LT-βR持续活化，引起病毒感染细胞的凋亡。HCV核心蛋白和线粒体结合的具体模式及产生的生物学效应目前还不清楚，但普遍认为核心蛋白能通过影响线粒体的功能，从而介导细胞凋亡。日本学者在表达核心蛋白的三种不同细胞系中，均观察到活性氧水平升高，脂质过氧化产物增多伴还原型谷胱甘肽的减少，这些观察结果均提示线粒体的功能受损。核心蛋白的第112～152aa可能介导核心蛋白与ER和线粒体的作用，这提示HCV核心蛋白可以影响线粒体的功能，进而导致肝细胞凋亡功能紊乱，从而导致肝脏肿瘤的产生。

在以核心蛋白对细胞凋亡影响的研究中不同的实验得到的结果是不同的，有时甚至完全相反。造成这些实验结论差异的原因有很多，①HCV不同的基因型可能得到完全相反的结论；②不同的载体也可能造成实验结论的差异；③核心蛋白含量的不同对结果也有影响；④实验中诱导条件也是一个重要影响因素；⑤不同的细胞系有时也会得到不同的实验结果，提示HCV核心蛋白可能只对某些特定的细胞有影响。总之，不同的实验对象，不同的实验条件，都有可能会导致实验结果的差异。这些冲突性的结果表明，核心蛋白也有可能不直接参与对凋亡的控制，而是通过影响细胞内外环境条件起着调控媒介的作用。

转导HCV核心基因可导致人原代培养肝细胞的永生化，在导入核心蛋白后的转基因小鼠可诱导HCC的发生。两种独立品系转导HCV核心基因小鼠早期出现肝脂肪变，进而出现腺瘤，16个月时，两种独立品系小鼠均出现肉眼可见的肝肿瘤，先为腺瘤，进而出现肝癌。病理学观察发现，这些腺瘤由胞质中含有丰富脂质小滴的嗜酸性细胞组成，部分可以发展成分化良好的HCC，这种HCC在镜下观察具有小梁结构特征，细胞质内含有脂质小滴。通过免疫组化分析发现这些肿瘤组织中核心蛋白的水平较邻近的非肿瘤性肝组织明显升高。免疫电镜检查则发现核心蛋白在细胞核、线粒体和脂质小滴中积聚。这些研究提供了核心蛋白直接致癌的依据。有趣的是，表达核心蛋白的转基因小鼠是通过氧化应激导致肝脏脂肪变性进而发展成HCC，在这个过程中并不伴有肝脏炎症性改变。有研究证实，在特定条件下核心蛋白可与H-ras癌基因协同促进小鼠胚胎成纤维细胞（rat embryo fibroblast，REF）的转化，将转化后的快速生长REF的注射裸鼠后，可在2周内转化为肿瘤细胞。但之后的研究并不能确认这种观点，核心蛋白虽然在原代培养的Rat-1细胞系转变过程中具有致癌潜能，但核心蛋白本身并不足以使原代REF永生化，即使在H-ras癌基因的协同下，核心蛋白也不足以转化原代细胞。

HCV非结构蛋白包括NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A及NS5B。针对HCV 非结构蛋白致癌机制的研究不如核心蛋白深入，目前关于非结构蛋白的致癌作用研究得较深入的主要有NS3和NS5A。

NS3可影响细胞增殖和凋亡，其次级结构可能在HCC的形成过程中发挥重要作用，NS3蛋白酶的突变与HCC的形成也有一定关系。NS3的蛋白酶活性对诱导细胞的恶性转化具有影响，还可以与细胞周期和（或）细胞凋亡控制蛋白相互作用。

NS3蛋白酶具有诱导细胞转化的潜能。NS3蛋白分子量约为67kD，具有三重酶的活性：丝氨酸蛋白酶（蛋白水解酶）、RNA解旋酶和依赖ATP的核苷酸三磷酸酶（NTP-ase）。NS3蛋白具有组蛋白结合域（1189～1525aa），体外试验发现NS3可通过该区域影响组蛋白的功能，这种相互作用的一个直接后果就是改变了组蛋白作为依赖cAMP的蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）和蛋白激酶C（PKC）底物的特性。NS3的胞浆定位对PKA的功能具有显著影响，即抑制PKA的催化亚基（亚基C）移位至细胞核，并阻断或减少组蛋白的磷酸化。通过干扰PKA信号传导的方式，NS3可促进感染HCV的肝细胞的恶性转化。NS3在体内和体外均可促进肝细胞的恶性转化。将HCV NS3 cDNA转染非致瘤性小鼠成纤维细胞系NIH 3T3，后者在转染后发生了恶性转化，将该转染细胞接种裸鼠可表现出致瘤性。NS3丝氨酸蛋白酶是一种糜蛋白酶样蛋白酶，它可以下调调控蛋白并影响细胞转化的初始阶段，且这种影响并不受泛素化和复合体完整性的调控限制。将NS3丝氨酸蛋白酶的编码基因（3356-4080nt）转染非致瘤性小鼠成纤维细胞，转染后将细胞接种于裸鼠证实其发生了恶性转化并表现出致瘤性。

NS3蛋白可通过调节重要信号转导通路而干预细胞增殖和分化。NS3蛋白可促进细胞生长、增加JNK活性、提高促有丝分裂转录因子的DNA结合力、增加应激活化的转录因子活化蛋白-1（activating protein-1，AP-1）活性、增加活化转录因子-2以及c-jun的表达。NS3蛋白可与p53 形成复合体，以剂量依赖的方式特异性抑制p21/WAF1启动子，其抑制效果无细胞特异性并可与核心蛋白协同作用。NS3通过在蛋白-蛋白水平（而不是基因转录水平）调节p53的活性来实现对p21转录的抑制作用。NS3的蛋白酶和解旋酶/NTP-ase活性决定了对p21的抑制力的强弱，稳定表达NS3的NIH 3T3细胞系由于对p21具有抑制作用，其生长速度是对照组的两倍。有研究发现，NS3的N′端区域可与p53形成复合体并抑制放线菌D诱导的细胞凋亡；另有研究证明，即使是NS3蛋白的点突变都会显著降低其与p53形成复合体的效力，并因此而影响NS3的抗凋亡活性。此外，表达NS3的哺乳动物细胞可促进caspase-8诱导的细胞凋亡；NS3还与端粒酶的活性强度关系密切，它可通过内源性机制活化端粒酶从而诱导宿主细胞的转化。

根据NS3蛋白N端180aa次级结构的不同，HCV-1b病毒株又可分为A、B两组，其中B组HCC的发病率显著高于其他病毒株。进一步研究发现，HCV-1b病毒株的B1-1和B2-1亚组与HCC关系颇为密切。这些研究还发现，蛋白酶N端120aa的某特定次级结构与HCC的发生有着明显的相关性。NS3的次级结构B1-1现已得到鉴定，并发现其在HCC 转化高倾向性的肝硬化患者人群中出现率明显增高。

NS4分成NS4A及NS4B两部分，分别长为54aa及261aa，相对分子质量分别为8Kd及27Kd。HCV NS4B基因转染的NIH 3T3细胞证实NS4B蛋白可与Ha-ras基因产物结合，导致细胞的恶性转化；有研究提示NS4B可能促进细胞周期G1/S期监控点正向调控因子（cyclinD1）的表达，促进DNA合成增加，干扰正常细胞周期。此外NS4A和NS4B蛋白可在翻译水平抑制细胞蛋白合成，由于病毒蛋白抑制HCV内部核糖体进入位点翻译，从而干扰HCV感染的肝细胞存活，可能在致癌机制中起一定作用。

NS5蛋白分成NS5A（448aa，第1973～2420aa）及NS5B（591aa，第2421～3011aa）2部分。NS5A通过直接与蛋白激酶接触反应的区域作用而对PKR起抑制作用，PKR可能作为肿瘤抑制子和调亡诱因子的功能表明IFN调节蛋白激酶在细胞增殖和转换中起重要作用，NS5A对PKR的功能抑制干扰PKR依赖的翻译调控和细胞凋亡程序，可能导致癌症发生。功能学研究认为，NS5A与周期依赖性蛋白激酶1相互作用，可减少S期增加G2/M期，干扰宿主细胞激酶的正常功能。