Ⅱ型内含子（Group Ⅱ introns）是一类具有自剪接能力的RNA分子，广泛存在于细菌中。在各个细菌门中鉴定的环化置换（Circularly permuted; CP）Ⅱ型内含子，交换结构域D5和D6在5′端附近，并具有反向剪接位点（SS），可以介导反向剪接和环状RNA形成。然而，关于天然CP Ⅱ型内含子的结构和功能机制，尤其是其分支（branching）和反向剪接（backsplicing）过程的研究仍较少。
近日，复旦大学麻锦彪、Xiaobin Ling研究团队在Nature Structural & Molecular Biology上发表研究论文：Structures of a natural circularly permuted group II intron reveal mechanisms of branching and backsplicing。该研究解析了来自Comamonas testosteroni KF-1 (Cte1)的天然CPⅡ型内含子的多种高分辨率冷冻电子显微镜结构，阐明了分支和反向剪接的分子机制，为环状RNA的合成与功能研究提供了关键研究基础。
分支过程
在分支过程中，5’ SS通过外显子结合位点和内含子结合位点之间的辅助序列（AUX）相互作用，强化定位，其构象进一步堆叠在D6内的分支位点腺苷上。这一空间排布促使分支位点腺苷的2’-OH基团与催化中心的金属离子形成配位键，从而激活亲核攻击，完成分支反应。
反向剪接的分子机制
在反向剪接过程中，3’ SS与分支位点通过碱基互补精确对齐，同时IBS在AUX序列作用下稳定锚定于活性中心。此构象下，游离的3’-OH末端能够直接攻击3’SS的可断裂磷酸，触发链断裂并形成共价闭环结构，最终实现环状外显子的生成。
Cte1内含子结构特征
Cte1内含子具有独特的结构域排列和短发夹结构，是一类新的天然存在的Ⅱ型内含子。其D6结构域在分支后发生65°的构象变化，以促进3’外显子的识别和环化。此外，研究还发现了一个金属离子（M35），在剪接过程中稳定5’外显子。
稳定形成环状RNA
Cte1内含子中的凹槽可能有助于稳定环状RNA的形成，这一发现为设计高效产生环状RNA的核酶提供了新的思路。
冷冻电镜分析Cte 1_∆D4的结构
总结
该研究揭示了Ⅱ型内含子的催化核心的保守性机制，还揭示了AUX序列在分支和反向剪接过程中的关键作用。这些发现不仅填补了天然CP Ⅱ型内含子结构生物学研究的空白，还为环状RNA的研究和潜在应用（如治疗性circRNA开发）奠定了重要理论基础。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41594-025-01489-6
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