HCV属于黄病毒科（Flaviviridae）。它的基因组是一个9.6kb的无封闭的线性正链RNA。它包含5'和3'非翻译区，包括翻译和复制所需的控制元件。非翻译区位于一个不间断的开放阅读框架的侧翼，编码3010或3011个氨基酸的单个多蛋白，加工成结构（核心，包膜糖蛋白E1和E2）和非结构（p7，NS2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B）蛋白质由宿主和病毒蛋白酶组成。包膜病毒颗粒与特定表面受体相互作用并可能被内化。病毒和细胞膜的融合导致单链正义RNA基因组释放到细胞质中。该基因组充当用于翻译病毒蛋白的信使RNA，作为RNA复制的模板，以及作为新的病毒颗粒包装的新生基因组。HCV是一种RNA病毒，不能逆转录其基因组，从而将其整合到宿主基因组中。相反，病毒蛋白及其诱发的宿主反应主要对病毒致癌过程有贡献。
　　HCV核心蛋白似乎具有多种功能并与许多细胞蛋白相互作用。已提出HCV核心蛋白参与细胞凋亡，信号转导，活性氧（ROS）形成，脂质代谢，转录激活，转化和免疫调节。HCV核心蛋白与几种肿瘤抑制蛋白结合，包括p53，p73和pRb。HCV核心与p73相互作用，引起核心蛋白的核转位，并以p53依赖性方式阻止p73-α依赖性细胞生长停滞。HCV核心还可以调节细胞周期蛋白依赖性抑制剂p21WAF1的表达，p21WAF1是p53的主要靶标，并调节参与细胞周期控制和肿瘤形成的细胞周期蛋白/细胞周期蛋白依赖性激酶复合物的活性。微阵列分析研究揭示了在表达核心的Huh-7细胞中12500个已知人类基因中的372个中的三倍或更多转录变化，其中大多数基因参与细胞生长或致癌信号传导。特别感兴趣的是Wnt-1及其下游靶基因WISP-2的显着上调。针对Wnt-1的小干扰RNA通过HCV核心减缓生长刺激并且来自Wnt-1转染细胞的条件培养基加速细胞生长。HCV核心在转录水平下调E-钙粘蛋白表达。通过DNMT1和3b的协同作用，这种效应与E-钙粘蛋白启动子的CpG岛的高甲基化强烈相关，并且被DNMT的特异性抑制剂消除。
　　 HCV核心也上调TGF-β的表达。当HCV感染的肝脏从慢性肝炎通过肝硬化进展为肝癌晚期时，肝细胞pSmad3L/PAI-1随着纤维化阶段和坏死性炎症分级而增加，并且pSmad3C/p21WAF1减少。这些结果表明，与HCV感染相关的慢性炎症将肝细胞TGF-β信号从肿瘤抑制转变为纤维化，加速肝纤维化并增加肝癌晚期的风险。另一项研究表明，Smad3激活的不同阈值决定肝细胞中的TGF-β反应，并且肝癌来源的HCV核心蛋白通过降低Smad3活化，将TGF-β生长抑制作用转化为肿瘤促进反应。最近的一项研究发现，HCV核心通过多种途径触发TGF-β2和VEGF蛋白的产生，包括PKC，RB/E2F1，ASK1-JNK/p38和ERK。HCV核心蛋白也在雄激素受体信号传导中起到正调节剂的作用，并增强肝细胞中VEGF的表达。HCV核心蛋白可以激活Raf/MAPK信号通路，通过其与T细胞上的补体受体C1qR的相互作用具有免疫抑制活性和可以与多种转录因子相互作用，包括异源核核糖核蛋白K，亮氨酸拉链转录因子，14-3-3蛋白和RNA解旋酶CAP-Rf。HCV核心蛋白也有助于氧化和ER应激和脂肪变性（见下文）。
　　 HCV包膜蛋白E2通过CD81的结合对天然杀伤细胞发挥抑制作用。E2还激活MAPK/ERK途径，包括下游转录因子ATF-2，并维持靶细胞的存活和生长。HCVNS3蛋白可以在早期阶段对宿主细胞发挥其肝癌作用。NS3以剂量依赖性方式抑制p21WAF1启动子的活性，并且在这方面与核心协同作用。NS3以NS3序列依赖性方式抑制NS3序列中p53的功能。NS3的表达增强转录因子AP-1和ATF-2的细胞生长，JNK活化和DNA结合活性。NS3还通过激活AP-1和NF-κB诱导TNF-α的产生。NS5A参与大量细胞功能，包括细胞凋亡，信号转导，转录，转化和ROS产生。NS5A直接与p53结合，以剂量依赖性方式抑制p53的转录反式激活，并抑制p21WAF1的基因转录。NS5A与p53和hTAF（II）32相互作用并部分隔离，它是TFIID的组分和p53的必需共激活因子，并且在HCV感染期间抑制p53介导的转录反式激活和凋亡。NS5A蛋白与TBP和p53形成复合物，并在体外抑制p53和TBP与其DNA共有结合序列的结合。它还抑制p53-TBP和p53-切除修复交叉互补因子3蛋白-蛋白质复合物的形成。NS5A还与Bax作为Bcl-2同源物相互作用并以p53非依赖性方式阻止细胞凋亡。NS5A通过阻断胱天蛋白酶-3的活化和抑制死亡底物聚（ADP-核糖）聚合酶的蛋白水解切割来阻止TNF-α介导的凋亡细胞死亡。NS5A还可以激活NF-κB并导致抗细胞凋亡活性。
　　 NS5A与生长因子受体结合蛋白2相互作用以抑制促有丝分裂信号传导，同时通过与p85PI3K的相互作用促进PI3K/Akt细胞存活途径。在HCV多蛋白的背景下NS5A表达抑制Akt底物Forkhead转录因子并刺激糖原合成酶激酶-3β的磷酸化，导致细胞β-连环蛋白的稳定和β-连环蛋白响应性转录的刺激。NS5A还可以通过与TGF-β受体I的相互作用调节TGF-β信号传导。最近的另一项研究发现，NS5A蛋白通过PKR-p38信号通路下调有丝分裂纺锤体蛋白ASPM的表达，并诱导异常有丝分裂，染色体不稳定和肝癌晚期。慢性HCV感染的特征在于氧化应激增加。HCV感染患者的血清和肝脏标本中脂质过氧化和氧化性DNA损伤增强。线粒体功能障碍，ER应激和免疫细胞介导的氧化爆发导致HCV相关的氧化应激。增加的氧化应激可以通过NAD（P）H氧化酶来解释，尤其是PMN中的Nox-2和肝脏中的Kupffer细胞。HCV的结构蛋白和非结构蛋白都可以促进ROS的产生。HCVNS5A蛋白诱导ER应激和Ca2+释放，导致Ca增加线粒体2+摄取和ROS产生，其与NF-κB和STAT-3的激活有关。表达NS5A的细胞中对氧化应激的细胞应答由AP-1的p38MAPK和JNK调节。已显示NS3激活产生ROS的Nox2。HCV核心的表达均匀地增加ROS并且还增加脂质过氧化产物并诱导抗氧化基因表达。HCV核心基因表达降低细胞内/线粒体GSH水平和线粒体NADPH水平，伴随着Ca2+增加摄取以及线粒体中复合物I的ROS产生。核心蛋白也已被证明可诱导ER应激并调节细胞因子和可增加ROS的宿主酶的产生，如诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶-2。最近的一项研究发现HCV通过产生ROS引发线粒体通透性转变，导致双链DNA断裂和STAT-3活化的诱导。自噬也可以作为肝癌细胞的存活机制起作用，HCV也诱导不完全的自噬反应。自噬在HCV发病机理中似乎也很重要。
　　 通过改变或参与不同的信号传导途径，ROS可以调节基因表达，细胞粘附，细胞代谢，细胞周期和细胞死亡并诱导氧化性DNA损伤，这反过来增加与细胞转化相关的染色体畸变。ROS还可以激活细胞信号途径，包括MAPK，NF-κB，PI3K，p53，β-连环蛋白/Wnt和血管生成信号传导途径。研究人员发现HCV增加JFH1HCV感染模型中ROS产生和TGF-β1表达，并且HCV介导的TGF-β1增强通过ROS调节和p38MAPK-，JNK-，MEK-和NF-κB依赖性发生。。