阿斯加德古菌中的功能性Ⅱ类CCA添加酶及其对真核发生的意义

CCA添加酶对于所有生命领域中的转运RNA（tRNA）成熟与翻译过程均至关重要。一个长期存在的教条认为，古菌仅编码I类CCA添加酶（CCA1），而细菌和真核生物则编码II类酶（CCA2），从而形成了古菌与真核生物CCA添加酶之间严格进化分隔的既定认知。在这里，我们表明，这一观点是不正确的。我们鉴定出CCA2酶广泛存在于多个古菌超门中，包括阿斯加德古菌，并证明这些酶具有功能活性，且能够替代其古菌CCA1对应酶。在海姆达尔古菌纲（Heimdallarchaeia）中——被认为是与真核生物亲缘关系最近的古菌类群——我们鉴定出具有不同CCA添加酶组成的 distinct clades，这些类群可追溯至彼此独立的细菌来源。其中一个海姆达尔古菌谱系与拟杆菌门/绿弯菌门（Bacteroidetes/Chlorobi）表现出最强相似性；这一细菌超门此前已被认为在真核发生早期对基因组成作出过贡献。早期分支真核生物的CCA添加酶也共享这一深层印记，表明这些酶在祖先阿斯加德基因库中早已长期建立并完成功能适应。综上，这些发现挑战了CCA添加酶进化的一个核心范式，并在分子层面支持这样一种观点：在真核发生之前或过程中，细菌功能已经被祖先性整合并随后传递，这一点与当前的进化框架相一致，例如海姆达尔成核—去中心化创新—层级导入（Heimdall nucleation decentralized innovation hierarchical import, HDH）模型。

CCA 添加酶对于所有生命域中转运 RNA（tRNA）的成熟与翻译过程都是必不可少的。长期以来，一个既定教条认为古菌仅编码第一类 CCA 添加酶（CCA1），而细菌和真核生物编码第二类酶（CCA2），从而形成了古菌与真核生物 CCA 添加酶之间存在严格进化分隔的普遍认知。在此，我们表明这一观点是不正确的。我们在多个古菌超门中鉴定出广泛分布的 CCA2 酶，包括 Asgard 古菌，并证明这些酶具有功能活性，且能够替代其古菌 CCA1 对应物。

在 Heimdallarchaeia——被认为是真核生物最接近的古菌亲缘类群——中，我们鉴定出具有不同 CCA 添加酶组成的不同分支，这些酶可追溯至彼此独立的细菌来源。其中一支 Heimdallarchaeia 谱系与拟杆菌门/绿弯菌门（Bacteroidetes/Chlorobi）显示出最强相似性；这一细菌超门此前已被认为在真核发生早期曾提供基因贡献。早期分支真核生物中的 CCA 添加酶共享这一深层特征，这表明这些酶在祖先 Asgard 基因库中早已长期存在并完成功能适应。综上，这些发现挑战了 CCA 添加酶进化的一个核心范式，并在分子层面支持了如下观点：在真核发生之前或过程中，细菌功能已被祖先性整合并随后传递，这与当前的进化框架——例如 Heimdall 核化、去中心化创新、分层导入（HDH）模型——相一致。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728689v1?rss=1

🏷️ 阿斯加德古菌 CCA添加酶 tRNA成熟 真核发生 水平基因转移 分子进化