《Nature Microbiology》：Steroid hormones produced by coral-associated Endozoicomonas influence coral immune response during thermal stress
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珊瑚微生物组被认为在维持珊瑚及使其适应扰动方面发挥关键作用。一类广泛分布的珊瑚关联细菌——Endozoicomonas（内共生单胞菌属），被假设可为珊瑚提供必需代谢物，但宿主与微生物互作的具体动态仍知之甚少。本研究通过多组学（multi-omics）与实验室验
珊瑚微生物组被认为在维持珊瑚及使其适应扰动方面发挥关键作用。一类广泛分布的珊瑚关联细菌——Endozoicomonas（内共生单胞菌属），被假设可为珊瑚提供必需代谢物，但宿主与微生物互作的具体动态仍知之甚少。本研究通过多组学（multi-omics）与实验室验证实验揭示，Endozoicomonas编码珊瑚来源睾酮（testosterone）代谢相关基因，并将普遍存在的胆固醇（cholesterol）转化为睾酮与孕酮（progesterone），这两种重要类固醇在热胁迫期间于珊瑚全生物体（coral holobiont）中累积。沿自然温度梯度开展的野外采样显示，热胁迫及白综合征（white syndrome）发生期间，珊瑚类固醇激素总体受抑制。在实验室热胁迫中向珊瑚施加睾酮或孕酮，可诱导珊瑚先天免疫应答的转录重编程，提示微生物参与宿主免疫调制。这些发现凸显了一种此前未被认识的、微生物对珊瑚恢复力贡献的潜在机制。
研究背景方面，珊瑚全生物体由珊瑚宿主、虫黄藻（Symbiodiniaceae）及微生物群落共同构成，其中微生物对珊瑚健康与恢复力的重要性日益受到认可。然而，相较虫黄藻与珊瑚的共生关系，细菌在珊瑚全生物体中的功能角色长期未被阐明。Endozoicomonas作为跨物种、跨地理广泛存在的珊瑚组织关联细菌，常被推测具有维生素合成、营养循环等功能，但其确切共生功能仍不明确。阿拉伯湾是全球水温最高的海域之一，本地鹿角珊瑚Acropora pharaonis可耐受32 °C高温，而在34 °C时出现严重热胁迫与白综合征，为研究微生物—宿主互作提供了天然模型。已有研究提示热胁迫下类固醇激素可能受抑，但微生物是否能主动合成具免疫活性的终端类固醇激素并调控宿主免疫，尚属空白。
研究人员整合野外多组学、宏基因组组装基因组（MAGs）、泛基因组分析、体外细菌培养代谢验证与珊瑚激素处理转录组，证明珊瑚关联Endozoicomonas不仅可降解睾酮，还能以胆固醇为底物合成孕酮与睾酮，且该类激素在热胁迫下可重编程珊瑚先天免疫信号，使宿主偏向促存活、限炎症的状态。该研究发表于《Nature Microbiology》，意义在于首次将细菌类固醇激素合成、温度调控与刺胞动物先天免疫调制联系起来，为珊瑚抗热机制与微生物辅助适应提供了新范式。
关键技术方法上，研究人员在阿布扎比Saadiyat礁对Acropora pharaonis开展27 °C、32 °C、34 °C及白综合征病灶与邻灶组织采样，结合16S rRNA扩增子、鸟枪宏基因组、非靶向代谢组；构建并分析Endozoicomonas泛基因组与MAGs；分离大堡礁与台湾来源Endozoicomonas菌株进行体外类固醇转化实验；以Acropora downingi为材料开展13C标记睾酮吸收及10 nM孕酮/睾酮热胁迫RNA-seq转录分析。
研究结果如下。
Metabolite and bacterial profiles under extreme temperature：通过非靶向代谢组与16S扩增子分析，研究人员发现27 °C与32 °C健康珊瑚代谢组聚为一类，34 °C严重热胁迫及白综合征组织化学组成显著分离；Endozoicomonadaceae在健康组织中平均相对丰度约60%，在病灶中降至约1.3%，机会菌Rhodobacteraceae与Saprospiraceae上升。
Bacterial microbiome contributes to steroid metabolism：宏基因组KEGG注释显示，宿主主导类固醇激素生物合成，微生物主导类固醇降解；从去黏液组织中获得11个MAGs，其中Endozoicomonas MAG10在健康组织稳定存在、在病灶骤降，被锁定为核心功能成员。
Steroid metabolism in coral-associated Endozoicomonas genomes：对29个Endozoicomonas基因组做泛基因组分析，发现其具有B族维生素、氨基酸、DMSP代谢及铁载体合成等已知功能，且66%基因组含kstD可降解睾酮；MAG10是唯一同时具17βHSD并可把雄烯二酮转为睾酮的微生物。
Steroid hormone synthesis by coral-associated Endozoicomonas：野外代谢组显示34 °C时孕酮、睾酮、雌二醇-17β及细菌源雄激素降解中间体反而升高。体外实验中，E. acroporae AT381、E. acroporae Acr14与E. montiporae CL-33均能把胆固醇转为孕酮/睾酮/雄烯二酮，且产物走向受26 °C与34 °C温度调控；高分辨质谱支持胆固醇经孕烯醇酮至孕酮、经氧代胆烯酸至雄烯二酮再至睾酮的路径。
Transcriptional modulation of coral innate immune response：吸收实验确定10 nM为有效无毒性浓度。热胁迫下加孕酮或睾酮后，T2阶段TNFR1、TRAF2、NFKB1/NFKB2、SYK及凋亡抑制因子BIRC2/BIRC3上调，而促炎适配分子TRAF6下调；孕酮还上调CISH/SOCS2以抑制JAK/STAT过度活化。结果表明类固醇增强先天免疫但抑制 prolonged inflammation，T3阶段信号回基线，呈瞬时免疫稳态修复。
讨论部分总结指出，Endozoicomonas从胆固醇合成终端类固醇激素的能力在珊瑚关联细菌中罕见，类似少数哺乳动物肠道菌与分枝杆菌，但其好氧转化策略独具特色。珊瑚虽具类固醇生物合成基因，但微生物可在宿主前体耗竭时补充孕酮与睾酮，形成跨界代谢接口。热胁迫下细菌源激素使珊瑚免疫由TRAF6相关促炎转向TRAF2相关抗凋亡/促存活，孕酮额外约束细胞因子信号，从而避免免疫过激与虫黄藻丢失。该机制说明低丰度核心菌可通过代谢物对全生物体生理产生放大效应，也为理解早期后生动物—微生物共生提供新线索。
研究结论可译为：尽管微生物关联对珊瑚健康与适合度具有核心作用，其行为影响宿主生理的功能机制大多未解。本研究表明，广泛存在的Endozoicomonas拥有合成真核终端类固醇激素的意外代谢能力，且这些激素在热胁迫期间调制宿主免疫转录响应，提示该属在珊瑚全生物体中具有关键功能角色。特别是Endozoicomonas以温度依赖方式合成睾酮与孕酮，意味着高温下全生物体中此类激素累积可能部分由Endozoicomonas驱动。虽然类固醇降解见于多种α/γ-变形菌，但从胆固醇合成具宿主活性的终端类固醇激素能力十分罕见，使Endozoicomonas成为珊瑚关联细菌中的代谢例外。研究人员提出，通过跨界互作，特定细菌可能演化出合成类固醇激素以“劫持”宿主免疫的能力，从而奠基共生关系；这类功能在高等生物相关细菌中分布有限，说明Endozoicomonas等菌虽不一定高丰度，却可对全生物体生理产生不成比例的影响。该工作揭示了珊瑚关联Endozoicomonas的非凡代谢能力及其在热胁迫下转录 priming 宿主免疫的潜在功能，进而提出类固醇在珊瑚全生物体中更广泛的作用框架，并为气候变化下珊瑚礁保护提供微生物视角。
