编辑推荐：
序列不相关但结构相似（SUSS）效应物家族代表了植物病原体毒力蛋白中一种独特的进化策略。在MAX、LARS和RALPH效应物等家族中，单个蛋白质尽管序列同一性最低，却维持几乎相同的三维折叠，同时靶向功能多样的宿主细胞过程。这种结构保守性与功能特异性的解耦挑战了
序列不相关但结构相似（SUSS）效应物家族代表了植物病原体毒力蛋白中一种独特的进化策略。在MAX、LARS和RALPH效应物等家族中，单个蛋白质尽管序列同一性最低，却维持几乎相同的三维折叠，同时靶向功能多样的宿主细胞过程。这种结构保守性与功能特异性的解耦挑战了经典结构-功能范式的传统观念，并揭示了病原体效应物如何利用稳定的蛋白质支架作为平台，通过极端的序列变异实现快速功能多样化。比较结构分析表明，表面挫败性（surface frustration），即折叠灵活性所必需的局部能量不稳定区域，可能在SUSS家族成员中跨序列分歧而保守。这种保守性创造了可被利用于抗性工程的潜在弱点。研究人员提出，不是靶向单个效应物-宿主相互作用，而是基于挫败性设计的分子海绵（molecular sponges）、合成整合结构域（synthetic integrated domains）或蛋白质组降解弹头（proteome degradation warheads）有可能中和整个SUSS效应物家族。本综述探讨了SUSS效应物功能化的机制，并提出了结合结构基因组学（structural genomics）、表面挫败性分析和人工智能（AI）驱动蛋白质设计的策略，以开发针对主要类别的植物病原体效应物的广谱抗性（broad-spectrum resistance）。
INTRODUCTION: SUSS EFFECTORS DO NOT FOLLOW A CLASSICAL STRUCTURE–FUNCTION PARADIGM
植物病原体分泌的毒力蛋白（效应物）对于感染宿主至关重要，其结构在很大程度上决定了功能。传统认为蛋白质折叠预测分子活性，但序列不相关但结构相似（SUSS）效应物家族系统地违反了这一结构-功能范式。这些家族在靶向功能多样的宿主蛋白的同时保持三维折叠，引发关于结构约束与功能可塑性机制的问题。本综述探讨了丝状病原体中已鉴定的SUSS效应物家族，其进化成功背后的机制，以及表面挫败性（surface frustration）模式等保守结构特征的生物物理分析如何揭示可用于工程化广谱抗性的弱点。
STRUCTURAL CONSERVATION MAY FACILITATE FUNCTIONAL DIVERSITY IN PATHOGEN EFFECTORS
SUSS效应物家族的发现揭示了一种独特的进化策略：保守的三维折叠作为稳定平台，实现广泛的功能多样化。这些效应物通常表现出三个特征：家族成员共享几乎相同的蛋白质折叠（骨架模板建模评分（TM-score）通常高于0.5）；检测不到序列相似性（成对同一性常低于20%）；尽管结构保守，但单个成员靶向功能多样的宿主蛋白和细胞过程。这一现象在丝状植物病原体中广泛存在，例如稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）的MAX效应物共享β-三明治结构但结合不同的抗性蛋白；油菜黑胫病菌（Leptosphaeria maculans）的LARS效应物维持二硫键稳定的折叠；禾本科布氏白粉菌（Blumeria graminis）的RALPH效应物保留核糖核酸酶（RNase）样结构但大多丧失催化活性。MAX家族成员如AVR-Pik和AVR-Pia靶向宿主蛋白中的重金属结合（HMA）结构域，但Avr-Piz-t则靶向RING E3泛素连接酶APIP6，证明结构近乎相同的蛋白可结合功能不同的宿主蛋白。SUSS效应物功能多样化成功逃避了家族范围的免疫识别，同时维持了操纵宿主细胞过程的能力。
SUSS EFFECTOR CHARACTERISTICS CAN BE EXHIBITED AND FUNCTIONALISED AT THE DOMAIN LEVEL
SUSS概念在丝状病原体中普遍存在，例如疫霉菌（Phytophthora）的RXLR-WY效应物（简称WY效应物）采用保守的四螺旋束结构，由色氨酸（W）和酪氨酸（Y）残基稳定。尽管WY结构域核心的骨架均方根偏差（RMSD）低于1 ?，序列同一性常低于20%。WY结构域的串联重复允许病原体将局部保守的折叠作为构建块，通过“串珠”方式生成全局多样且复杂的效应物，迅速扩展功能工具箱。例如，AVR3a11干扰宿主E3泛素连接酶，PexRD2干扰MAPKKK免疫信号，Pi04314利用C末端KVxF基序靶向蛋白磷酸酶1c（PP1c），而大豆疫霉（Phytophthora sojae）的PSR2通过七个WY/LWY重复靶向RNA沉默机制。
MOLECULAR MECHANISMS UNDERLYING SUSS EFFECTOR DIVERSIFICATION
SUSS效应物家族内三维结构保守性与极端序列多样化和功能差异并存，通过不同但互补的分子机制实现进化灵活性。表面环区变异是主要机制：序列变化集中在周边环区和末端区域，而疏水核心高度保守。MAX效应物中可变表面斑块决定对宿主蛋白的结合特异性，LARS效应物通过表面暴露残基变化实现不同宿主蛋白识别。结构域重复与串联扩展了功能容量，如PSR2的七个重复共同创建延伸架构。短线性基序（SLiM）获取提供快速获得新宿主蛋白相互作用能力的机制，例如Pi04314的KVxF基序和PexRD54的自噬相互作用基序（AIM）。内在无序区（IDR）为宿主蛋白识别和亚细胞定位提供构象可塑性，如RALPH效应物的无序末端引导其靶向叶绿体或细胞核。这些机制均与核心折叠的保存相容，同时允许表面水平修饰以重定向结合。
THE WIDESPREAD PREVALENCE AND EVOLUTIONARY DYNAMICS OF SUSS EFFECTOR FAMILIES
大规模计算分析揭示了SUSS现象在真菌、原生生物和卵菌植物病原体中的广泛分布。Seong和Krasileva（2023）利用AlphaFold2分析了14种真菌的超过26000个分泌蛋白，鉴定了62个保守结构相关家族，每个家族包含10至400多个成员。最大的SUSS家族包含453个RNase样效应物（RALPHs），仅在禾本科布氏白粉菌中就有426个成员。Mukhopadhyay等（2025）在瘿瘤形成微生物中鉴定出SUSS效应物，包括原生生物中的Plasmodiophora brassicae、Spongospora subterranea和Polymyxa betae，卵菌中的Albugo candida以及真菌中的Taphrina deformans、Ustilago maydis和Synchytrium endobioticum。例如，U. maydis的Mig1家族配对序列同一性低至0.6%仍保持结构同源性。SUSS效应物家族通过生与死进化（birth-and-death evolution）快速扩张，基因复制后经历差异选择导致功能分化或假基因化。跨物种比较显示SUSS折叠可跨越分类学边界，如LARS折叠也出现在Fulvia fulva效应物Ecp11-1中，以及HopQ1样核苷水解酶样折叠在真菌、卵菌和原生生物中保守。
SURFACE FRUSTRATION: A CONSERVED BIOPHYSICAL VULNERABILITY
表面挫败性（surface frustration）是指蛋白质中局部能量不稳定的区域，由残基被迫处于能量冲突构象（如静电排斥或空间位阻）形成。这些区域不是折叠错误，而是与功能位点相关，为刚性结构引入局部灵活性。在SUSS效应物中，挫败性区域作为结构“减震器”，使稳定核心支持高度可变的表面环区。例如，AVR-Pik和AVR-Piz-t尽管具有不同表面序列，但计算分析显示保守的挫败残基网络位于核心相同位置。Derbyshire和Raffaele（2023）对62个真菌效应物家族的分析表明，高度挫败残基比最小挫败残基显著更多暴露于表面，并聚集为离散表面斑块，这些斑块与预测结合界面相关。保守的挫败模式表明其与适应性相关，突变减少挫败会降低构象可塑性，而增加挫败则会破坏稳定性，形成可开发的狭窄进化走廊。
TARGETING OF SUSS EFFECTOR VULNERABILITIES WITH AI-DRIVEN DESIGN STRATEGIES
挫败性导向的设计策略可利用人工智能（AI）蛋白质设计工具（如RFdiffusion和ProteinMPNN）创建靶向挫败表面斑块的从头设计结合蛋白。这些分子可作为分子海绵（molecular sponges）在效应物到达宿主靶标前将其螯合，或整合为核苷酸结合富亮氨酸重复（NLR）受体的合成整合结构域实现广谱识别，或作为降解弹头（PROTAC样分子）招募E3泛素连接酶或蛋白质降解机制。挫败性靶向的优势在于不依赖于已知的效应物-宿主蛋白相互作用，从而可快速开发对抗效应物家族的抗性策略。然而，关键技术挑战包括：挫败性分析依赖准确结构模型，而表面环区等关键区域建模可靠性低；生成式设计平台在植物病原体效应物上的基准测试有限；AI模型在植物病原体蛋白上的泛化能力受训练数据偏差影响。尽管如此，针对SUSS效应物折叠的广泛靶向将给病原体带来重大进化障碍。
CONCLUSIONS
SUSS效应物家族代表了植物病原体在维持结构完整性的同时靶向多种宿主蛋白家族的独特进化成果。其功能多样性质疑了结构同源性用于效应物功能表征的可靠性。当前证据表明家族成员保持相似折叠但结合不同宿主蛋白，但关于表面挫败性是否通过构象选择促进混杂结合，尚需进一步理解。整合结构基因组学、挫败性分析和AI驱动的蛋白质设计为开发广谱抗性提供了概念框架，通过靶向效应物与宿主蛋白相互作用的基本能力而非个体效应物功能，有望在逃避选择上施加更大的进化代价。
