bioRxiv：Obelisks，在肠道和口腔微生物中定居的“奇怪”的RNA环 独立于类病毒 还可能是生命的前体？

在肠道和口腔微生物组的宏转录组数据中发现的、独立于类病毒又与之类似的元素，被称为“Obelisks”的RNA环折叠为棒状结构，甚至比病毒还要小，但仍然可以向细胞传递指令。

　　

人类微生物群中的类病毒样“元素”：
“Obelisks（方尖碑）”是一种以前未被识别的类病毒样元素，作者首次在人类肠道亚转录组学数据中发现。

“Obelisks”有几个共同的特性:
(i)明显的环状RNA ~ 1kb基因组组装，
(ii)预测棒状二级结构包括整个基因组，
(iii)编码一个新的蛋白质超家族的开放阅读框，我们称之为“obelks”。

作者发现“Obelisks”形成了自己独特的系统发育群，与已知的生物没有可检测的序列或结构相似性。此外，“Obelisks”在测试的人类微生物宏转录组中普遍存在，在作者分析的440个的粪便宏转录组中的29个(7%)、和32个口腔宏转录组中的17个(50%)中检测到“Obelisks”。在体内不同部位之间的“Obelisks”的成分似乎是不同的，并且能够在个体中持续存在，在一个案例中观察到持续存在超过300天。大规模搜索确定了29,959个“Obelisks”(聚集在90%核苷酸同一性)，来自七大洲和不同的生态位。“Obelisks”的一个子集被确定为编码“Obelisks”特异性变体锤头iii型自裂核酶。最后，作者确定了一种血链球菌的一系列限定实验室株中都含有特定的“Obelisks”RNA群体。因此，“Obelisks”包含了一类不同的RNA，它们在人类和全球微生物群中定居，却没有被注意到。

人类微生物组有新成员？
加州斯坦福大学的科学家们发现了比病毒还小的微小RNA片段，它们在人类肠道和口腔内的细菌中定居。这些遗传物质的碎片太过简约，不能被认为是标准的生命形式，它们是已知最小的传递信息的元素之一，可以被细胞读取，它们编码的序列对科学来说是新的。

“这简直太奇怪了，”来自北卡罗来纳大学教堂山分校的细胞和发育生物学家Mark Peifer说（他没有参与这项工作），这项研究重新点燃了他对科学发现所能带来的快乐的感觉。“这个世界充满了新事物。一旦你开始寻找，你就会找到它们。”这项研究于1月21日发表在预印本服务器bioRxiv上，尚未经过同行评议。

与类病毒相关但独立的元素？

预印本的合著者、加州斯坦福大学的Ivan Zheludev和他的同事们把新发现的元素称为“Obelisks（方尖碑）”，它们是扁平的RNA环。作者的分析表明，这些环折叠成棒状结构。

“类病毒”也有这样扁平环结构，这种由RNA构成的结构与病毒相似，但要小得多，最初是在20世纪70年代被发现的，当时发现其中一些会引起植物疾病。不久，科学家们发现了一种类似的能引起人类肝炎的元素。一系列研究报道了在一系列动物、真菌和真菌中存在类病毒元素，而2023年的一项研究首次暗示了它们可能也存在于细菌中。 Zheludev和他的同事利用类病毒特有的环状RNA在人类粪便的RNA数据库中寻找类似的元素。在那里他们发现了Obelisks。

尽管Obelisks与许多类病毒具有相同的形状，但它们的基因序列却非常不同，这意味着它们是一个独立但相关的群体。随后的搜索在各大洲人们的粪便样本中发现了大量的Obelisks。在来自440个大多数来自北美的人样本中，作者发现6.6%的人在肠道微生物群中携带Obelisks，53%的人在口腔细菌中携带Obelisks。

乌普萨拉瑞典农业科学大学的分子生物学家Joan Marquez-Molins说，这项研究是一个“里程碑”，因为它提供了最好的证据，证明这些元素在细菌世界中广泛存在，而不仅仅是在更复杂的生物体中。他没有参与这项研究。他说:“这在群体中并不是零星的或孤立的——它确实影响了相当数量的样本。”

打破平衡

没有人知道Obelisks会如何影响人类健康。巴黎巴斯德研究所的病毒学家Anamarija butkoviki没有参与这项研究，他说，微生物组的各种组成部分——包括细菌、真菌和其他有机体——“都存在于一种平衡中”。“想想Obelisks在那里做什么，以及它们可能如何影响整个平衡，这很有趣。”

答案可能来自常见的口腔细菌血链球菌，研究人员在其中发现了Obelisks家族。由于血链球菌很容易生长，科学家们可能能够利用这些细菌来解决Obelisks如何复制、它们如何影响细菌以及它们的蛋白质有什么作用等问题。

这样的实验可以揭示生命起源的真相。一些科学家推测，由于类病毒及其近亲体积小、结构简单且具有自我复制的能力，它们是地球上所有生命的前身。虽然科学家们才第一次看到Obelisks，但它们可能从一开始就塑造了我们。