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真核生物中胞内细菌共生关系（intracellular bacterial symbioses）已多次起源，仅在昆虫中就发现了数十例。自蚜虫专性内共生菌布赫纳氏菌（Buchnera）的基因组发表以来，内共生菌基因组研究揭示了其进化起源以及对宿主的代谢贡献。然而
真核生物中胞内细菌共生关系（intracellular bacterial symbioses）已多次起源，仅在昆虫中就发现了数十例。自蚜虫专性内共生菌布赫纳氏菌（Buchnera）的基因组发表以来，内共生菌基因组研究揭示了其进化起源以及对宿主的代谢贡献。然而，不可培养的内共生菌如何进入宿主细胞并抑制细胞免疫过程的机制仍不清楚。本研究表明，一种此前未表征的Buchnera蛋白，被命名为SyeA（symbiosis essential），存在于Buchnera共同祖先中，可被分泌至宿主细胞质（host cytoplasm），与细菌病原体的分泌效应蛋白（secreted effectors）同源，并且对Buchnera的传递至关重要。Buchnera通过从特化的母体细胞排出并被胚胎摄取而实现传递。利用免疫荧光显微镜（immunofluorescence microscopy），研究人员发现胚胎细胞定殖后SyeA水平升高，并在进入位点伴随肌动蛋白（actin）聚集。在宿主细胞质中，SyeA定位于每个Buchnera细胞周围的宿主来源膜（host-derived membrane）和肌动蛋白层之外。敲降（knockdown）syeA表达会破坏胚胎定殖及胚胎发育，并升高溶酶体（lysosome）活性，导致Buchnera被降解。这些发现为理解古老而互利性的内共生菌如何实现其胞内生活提供了线索。SyeA代表了病原起源的遗迹，之后伴随宿主控制增强以及原始且更复杂的致病机制（pathogenicity machinery）的退化而演化。
研究背景、问题与意义：胞内细菌共生关系在真核生物尤其在昆虫中广泛存在。蚜虫专性内共生菌布赫纳氏菌（Buchnera）虽可为宿主提供必需氨基酸，但其不可培养，其如何进入宿主细胞、如何逃避免疫降解的机制长期不明。为探索这一“入侵—免疫抑制”关键环节，本研究在《Nature》发表的工作围绕Buchnera的分泌蛋白展开，最终鉴定出一种对胚胎定殖、宿主发育及 lysosome 抑制均至关重要的效应蛋白 SyeA，揭示互利性内共生菌可能起源于病原性入侵机制，后被宿主控制所修饰、简化。
主要技术方法：研究团队以豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）LSR1 品系为材料，综合运用 BastionX 三型分泌系统（T3SS）效应蛋白预测、113 个 Buchnera 基因组比较基因组学、AlphaFold 结构预测与 AlphaFold3 蛋白互作预测、异源表达及抗 SyeA 多抗制备、免疫荧光与 FISH 成像、PNA 介导的 syeA 敲降、dPCR 验证以及 LysoViewer 溶酶体活性定量等技术。
研究结果：
1. 分布广泛的 Buchnera 分泌蛋白：研究通过 BastionX 扫描 Buchnera-Ap 全蛋白质组，将此前未表征的 Yba3 蛋白命名为 SyeA，并发现与其共转录的 SyeB。在 113 个 Buchnera 基因组中，103 个携带 syeA 同源基因，提示其存在于 Buchnera 共同祖先；其缺失多发生在基因组高度退化的谱系。SyeA 在 Buchnera 外的同源序列仅见于蚜虫附属共生菌 Serratia symbiotica 与木虱 Liberibacter，暗示该基因曾通过水平转移获得。
2. SyeA 快速进化但结构保守：与 Buchnera-Ak 和 Buchnera-Sg 的比较显示，syeA 的 C 末端区域非同义替换率在所有共享基因中名列前茅；但 AlphaFold 结构比对表明，该 C 末端在不同谱系间仍保持高度结构保守性。
3. 与病原效应蛋白同源：SyeA C 末端与肠致病性大肠杆菌 EspG 和志贺氏菌 VirA 这两个 T3SS 效应蛋白结构相似；二者均通过调控 Rho 家族 GTPase 影响宿主细胞骨架与 endosome/lysosome 途径。AlphaFold3 预测 SyeA 与豌豆蚜 Rho1 的互作界面评分最高。
4. SyeA 的表达与检测：在大肠杆菌中异源表达全长 SyeA 形成包涵体，而缺失 N 端 172 个氨基酸的截短体可在无细胞表达系统中获得可溶性表达。质谱与免疫印迹在整蚜及分离的 bacteriocyte 中均检出 SyeA，并观察到约 43 kDa 全长及约 34 kDa 的截短形式。
5. SyeA 在定殖阶段达到高峰：免疫荧光显示，stage 7–8 的 syncytial bacteriome 定殖期间，SyeA 在胚胎共质体细胞质中大量积累，尤其在进入位点形成强信号；定殖后 SyeA 在每个共生体（symbiosome）外周呈环状分布。
6. SyeA 在宿主细胞质中的分布：stage 10 以后，SyeA 从贴近共生体膜的位置转移至位于肌动蛋白层外侧的 bacteriocyte 细胞质中，形成离散点状聚集；在衰老的 bacteriocyte 中偶尔扩散到降解中的 symbiosomal 区室。
7. SyeA 与 Rab7 丰度协同变化：在 22 日龄蚜虫的 bacteriocyte 中，晚期内体/溶酶体标志物 Rab7 的信号与 SyeA 信号在部分 symbiosomal 区室呈显著正相关，提示 SyeA 与 symbiosome 降解进程有关。
8. syeA 敲降破坏定殖：利用 anti-syeA PNA 敲降 syeA 后，syeA 转录本降至对照的约 49%。胚胎表型分析显示，syeA 敲降导致大量终端胚胎畸形、发育迟缓，且 Buchnera 信号显著减少甚至缺失，证明 SyeA 对胚胎定殖及后续发育不可或缺。
9. syeA 敲降增强溶酶体活性：给药 24 小时后，mother bacteriocyte 的 LysoViewer640 荧光强度升高，表明溶酶体活性增强，支持 SyeA 在成熟 bacteriocyte 中具有抑制溶酶体降解 Buchnera 的功能。
讨论与结论：SyeA 是 Buchnera 分泌并被转运出共生体膜进入宿主细胞质的效应蛋白，其结构同源于病原菌 EspG/VirA，能够调控 actin 聚集并抑制 lysosome 活性，从而维持 Buchnera 在胚胎定殖及成熟 bacteriocyte 中的存留。研究人员认为，Buchnera 的自由生活祖先可能通过获得含 syeA 的致病岛，利用 T3SS 进入宿主并抑制先天免疫；随后该关系转向互利，宿主逐步建立营养供给与发育控制机制，致使原始的细菌侵袭机器被侵蚀。Buchnera 所属的昆虫专性内共生菌支系中，部分新兴共生菌仍保留完整 T3SS，而 Buchnera 等古老共生菌基因组高度退化、主要受宿主控制。本研究结论可翻译为：Buchnera 等这种古老的内共生菌很可能是以 T3SS 或其他分泌系统入侵宿主的病原菌起源而来。
