免疫缺陷病毒辅助蛋白Vpx能够有效的中和宿主抗病毒因子SAMHD1的抗病毒能力进而促进了病毒在巨噬细胞、树突状细胞以及静息期的CD4T细胞等静息期细胞的侵染能力。前期的研究已经证实Vpx通过劫持宿主细胞内CRL4(DCAF1)泛素复合体来诱导SAMHD1蛋白的泛素化降解。由于SAMHD1抗病毒功能的发现时间较晚，针对宿主细胞内信号通路参与影响Vpx拮抗SAMHD1功能以及不同病毒亚型的Vpx蛋白与灵长类SAMHD1蛋白之间的进化关系研究仍急需解决。本研究主要围绕Vpx蛋白拮抗SAMHD1蛋白抗病毒功能的分子机制与进化关系。根据研究对象的不同，可分为：（一）Vpx蛋白结合泛素复合体识别蛋白DCAF1的分子机制；（二）SAMHD1蛋白分子自身对Vpx功能的调控机制；（三）类泛素化修饰Neddylation对Vpx-CRL4（DCAF1）介导SAMHD1降解过程的影响；（四）不同病毒亚型的Vpx蛋白与相应宿主SAMHD1蛋白间军备式竞赛进化关系研究。本论文基于蛋白相互作用的分子空间结构的预测，通过比较不同Vpx蛋白突变体与野生型的功能差异，首次鉴定出Vpx蛋白分子上第一个α-螺旋结构直接影响Vpx与CRL4(DCAF1)蛋白复合体的组装，对Vpx促进病毒在巨噬细胞中的复制至关重要。另外，病毒同源序列比对分析表明，该结构性功能区域在不同的病毒蛋白Vpr上同样保守。延续性结果再次证明该区域同样影响Vpr与DCAF1蛋白间的相互作用，对保持Vpr诱导宿主细胞分裂周期阻滞起到决定性作用。通过这项病毒蛋白分子功能研究，我们总结出Vpx和Vpr共同利用Wx4Φx2Φx3AΦxH序列来识别和占用宿主的DCAF1蛋白参与的泛素复合体。基于SAMHD1蛋白序列的分析，利用定点突变的检测方法，鉴定出SAMHD1N端含有一个“11KRPR14”进核信号（NLS）。一旦破坏该信号区域将直接影响SAMHD1蛋白的细胞定位，并有效终止Vpx介导的SAMHD1的降解过程。该研究结果表明Vpx-CRL4(DCAF1)诱导的SAMHD1蛋白降解反应是发生在细胞核内的。进一步的SAMHD1功能区域研究结果显示除已发现的SAMHD13’端直接参与和影响Vpx的结合以外，SAMHD1上的HD结构域以及SAM和HD序列之间的链接区域直接影响Vpx诱导SAMHD1降解的能力，但却不影响Vpx与SAMHD1的相互作用。这部分研究结果表明SAMHD1蛋白分子自身的蛋白特性对于Vpx识别并诱导其泛素化降解具有重要调节作用。通过分析细胞内Neddylation修饰对于Vpx篡夺下的CRL4(DCAF1)功能的影响，我们发现抗肿瘤抑制剂MLN4924能够有效地阻断Vpx诱导SAMHD1蛋白降解以及Vpx依赖的HIV-1侵染巨噬细胞。同时，分别利用过表达显性失活突变体和RNAi蛋白敲除技术，共同证明UBE2M直接参与Vpx-CRL4(DCAF1)的Neddylation修饰过程。因此，Neddylation对于病毒蛋白Vpx功能调控可以作为一个潜在的抗病毒药物靶点。基于上面对Vpx与SAMHD1相互作用的分子机制研究结果，本项研究分析了不同Vpx蛋白亚型诱导灵长类SAMHD1蛋白降解的能力，揭示了一个全新的病毒蛋白与相应抗病毒因子的进化关系模型：随着物种进化，不同灵长类动物体内SAMHD1分子因为Vpx对其造成的筛选压力，不断对Vpx进行逃逸性进化，而Vpx蛋白也在不断变异来适应自身宿主变化后的SAMHD1。正因为Vpx和SAMHD1的不一致性竞争进化，才导致了不同病毒亚型Vpx蛋白选择性的降解不同灵长类SAMHD1蛋白，形成跨种间传递的免疫屏障。总之，本论文综合的研究了病毒蛋白Vpx与其宿主靶蛋白SAMHD1之间的相互作用分子机理，进一步深入理解Vpx与SAMHD1相互竞争进化的分子路径，这些发现有助于研发新型抗HIV-1病毒的药物和保护性疫苗。