与许多专性内共生菌一样，布赫纳菌通过提供必需的营养来使宿主受益，蚜虫需要布赫纳菌以成功进行胚胎发育7。尽管基因组缩减，布赫纳菌仍保留产生宿主所需氨基酸的通路3。布赫纳菌细胞在细菌细胞的细胞质中密集分布，这些细胞是胚胎发生过程中形成的专门宿主细胞8, 9。每个布赫纳菌细胞都位于一个细胞质隔室中，即共生体，封闭在宿主衍生的膜内。传输发生在母体细菌细胞的布赫纳菌细胞通过外排被释放，并被一个大型多核胚胎细胞内吞，该细胞发育为成熟的细菌细胞5（图1）。在老蚜虫中，共生体与溶酶体融合，导致布赫纳菌的死亡，细胞质的高度液泡化，细菌细胞自身的死亡以及释放的营养的回收6，10。图1：布赫纳菌在灰蚜（A. pisum）中的生命周期。a，7期胚胎由来自母体细菌细胞的布赫纳菌定植，形成了合胞体细菌群8，9。第10阶段发生细胞化，导致单核细菌细胞的形成。在老蚜虫中，当共生体与溶酶体融合时，成熟的细菌细胞和居民布赫纳菌变得恶化6。b，一个5天大蚜虫的全身用DAPI和布赫纳菌特异性荧光探针染色，显示母体细菌细胞和胚胎细菌群的位置。比例尺，0.5毫米（左）和50微米（右）。为了寻找布赫纳菌如何实现其细胞内生存的线索，我们试图识别直接与宿主相互作用的内共生分子，如外膜蛋白或分泌蛋白。尽管基因组缩减，但豌豆蚜虫的布赫纳菌（Acyrthosiphon pisum，以下简称布赫纳菌-亚）仍保留明显的分泌系统，因为它具有26个基因编码鞭毛基体的组件，尽管没有鞭毛丝本身3。基底体与第三型分泌系统（T3SS）同源，可以作为一个能够将蛋白质穿过细菌细胞壁并送入宿主细胞的分泌系统11。在布赫纳菌-亚中，基底体组件高度表达12，13，14，其数量在布赫纳菌细胞表面可达数百个15（扩展数据图1）。分泌的效应物被认为是与宿主细胞相互作用并使细胞内生活方式得以实现的布赫纳菌分子的候选者，但其身份尚不清楚。我们对布赫纳菌的蛋白组进行了候选效应物的搜索，这使我们集中于一个编码假设蛋白的未表征基因，该基因在布赫纳菌之外的同源物很少。因此，我们进行努力更好地表征该蛋白及其在共生中的作用（或作用）。一种在多样化布赫纳菌中分泌的蛋白。为了识别布赫纳菌基底体分泌的蛋白，我们使用BastionX分析布赫纳菌-亚（株 APS ; GenBank: NC_002528）所有569个染色体编码蛋白的序列，该软件扫描 T3SS 效应物的特征16（见补充数据集1在Figshare 17）。预测出八种蛋白作为潜在的效应物（扩展数据表1）。得分最高的候选者是一种未表征的蛋白，之前称为Yba3（UniProt: P57644），在这里指定为SyeA，因下述证据而生物共生必须。其他预测的效应物包括SyeB（以前为Yba4；UniProt: P57645），一种短的未表征蛋白，与SyeA共同转录18（图2b），以及在基底体组装期间分泌的鞭毛钩蛋白（FlgK；UniProt: P57428）。图2：布赫纳菌中syeAB的进化。a，syeA、syeB和来自不同蚜虫宿主的鞭毛基底组件基因的存在。每个宿主物种的蚜虫亚科在右侧列出，包含了Aphidinae的部落。b，代表性的布赫纳菌谱系中syeA的保留、丢失和基因邻域。c，比较布赫纳菌-亚与布赫纳菌-阿克以及布赫纳菌-亚与布赫纳菌-斯戈的共享布赫纳菌蛋白的非同义物种分歧。d N是为526个在三个布赫纳菌基因组中共享的蛋白编码基因计算的。所有共享蛋白的平均值（算术平均值）用蓝色表示，syeA用红色表示，其他所有蛋白用灰色表示。来源数据在布赫纳菌-亚基因组的初始报告中，syeA和syeB（NCBI蛋白：BAB13273，BAB13274）是四个孤立基因中的一部分（即，在当前数据库中没有可检测的同源物）3。其他两个基因中，一个（yba1）反映了注释错误，另一个（yba2，NCBI蛋白：BAB12898）随后在许多宿主相关细菌中发现有同源物，尽管其功能尚不清楚18。我们使用OrthoFinder调查113个可用的布赫纳菌基因组中syeAB和基底体组件基因的存在（见Figshare 17 的补充数据集2和3）。