真菌中[D1,2]型剪接体双生内含子（stwintron）的传播机制及其在Xylariales目中的进化意义

这篇研究揭示了真菌Hypoxylaceae和Xylariaceae中[D1,2]型剪接体双生内含子（stwintron）的传播机制，通过生物信息学分析鉴定出288个序列相似的stwintron，并发现其近末端反向重复元件（NTIRE-10）通过RNA茎环结构促进错剪接事件，为理解真菌内含子增益机制提供了新视角。

　　

ABSTRACT

[D1,2]型stwintron由嵌套的U2内含子构成，其内部内含子将外部内含子的5′供体位点（donor）分割在第一个和第二个核苷酸之间。研究在14种Xylariales真菌基因组中鉴定了288个序列相似的[D1,2] stwintron，并发现其错剪接事件可导致整个stwintron被作为一个典型内含子切除。关键发现是近末端反向重复元件（NTIRE-10）能形成双链RNA茎结构，使stwintron的末端G₁和G₃空间接近，暗示其在stwintron复制中的功能。

INTRODUCTION

剪接体内含子是真核生物转录组的核心元件，由U2剪接体通过保守序列（如5′供体[D]、分支点A附近的[L]和3′受体[A]）介导切除。stwintron作为嵌套U2内含子的特殊类型，需通过两步剪接反应依次移除内部和外部内含子。研究提出[D1,2]型stwintron的独特复制机制可能与其结构对称性相关。

MATERIALS AND METHODS

通过Blastn筛选NCBI全基因组数据，鉴定Hypoxylaceae和Xylariaceae中的stwintron。利用MAFFT进行多序列比对，RNAfold预测RNA二级结构，并通过PhyML构建系统发育树。实验验证依赖RNA测序数据（SRA）确认剪接中间体和错剪接事件。

RESULTS

1. 新stwintron的鉴定：在14种Xylariales中发现263个新[D1,2] stwintron，其中部分基因含多个stwintron。系统发育分析显示物种特异性进化枝，如Xylaria sp. MSU SB201401的10个stwintron具有高度相似性。

2. 错剪接与NTIRE-10的作用：37个stwintron携带完全互补的NTIRE-10元件，形成近末端茎环结构。例如，Xylaria longipes的3个stwintron共享5′-GC供体，其NTIRE-10（5′-GUAUAAAAAC与3′-GUUUUUAUAC）通过GU配对稳定RNA结构。

3. 进化意义：互补NTIRE-10可能通过RNA中间体促进stwintron复制，如Hypoxylon sp. CO27-5的“裁剪型”内含子衍生自stwintron，支持DNA断裂修复（DSB）假说。

DISCUSSION

研究排除了传统转座子（如introner）介导的复制机制，因stwintron缺乏靶位点重复（TSD）和剪接位点共选。相反，NTIRE-10的RNA茎环可能通过保护游离内含子RNA，促进其插入基因组新位点。这一发现为真菌内含子进化提供了新模型，并暗示RNA结构在基因组可塑性中的关键作用。

ACKNOWLEDGMENTS

研究由匈牙利国家创新基金（K 138489、K 146406）和博士奖学金计划（RH/527-3/2021）支持。