Abstract Here, we describe the “Obelisks,” a previously unrecognised class of viroid-like elements that we first identified in human gut metatranscriptomic data. “Obelisks” share several properties: (i) apparently circular RNA ∼1kb genome assemblies, (ii) predicted rod-like secondary structures encompassing the entire genome, and (iii) open reading frames coding for a novel protein superfamily, which we call the “Oblins”. We find that Obelisks form their own distinct phylogenetic group with no detectable sequence or structural similarity to known biological agents. Further, Obelisks are prevalent in tested human microbiome metatranscriptomes with representatives detected in ∼7% of analysed stool metatranscriptomes (29/440) and in ∼50% of analysed oral metatranscriptomes (17/32). Obelisk compositions appear to differ between the anatomic sites and are capable of persisting in individuals, with continued presence over >300 days observed in one case. Large scale searches identified 29,959 Obelisks (clustered at 90% nucleotide identity), with examples from all seven continents and in diverse ecological niches. From this search, a subset of Obelisks are identified to code for Obelisk-specific variants of the hammerhead type-III self-cleaving ribozyme. Lastly, we identified one case of a bacterial species ( Streptococcus sanguinis ) in which a subset of defined laboratory strains harboured a specific Obelisk RNA population. As such, Obelisks comprise a class of diverse RNAs that have colonised, and gone unnoticed in, human, and global microbiomes.

Abstract Small self-cleaving ribozymes are catalytic RNAs originally discovered in viroid-like agents, which are infectious circular RNAs (circRNAs) postulated as relics of a prebiotic RNA world. In the last decade, however, small ribozymes have also been detected across the tree of life, from bacterial to human genomes, and more recently, in viral agents with circRNA genomes. Here we report the conserved occurrence of small ribozymes within the linear genomes of typical ds and ssRNA viruses from fungi and plants. In most 5’-UTR regions of chrysovirids and fusarivirids, we find conserved type I hammerhead ribozymes (hhrbzs) showing efficient self-cleaving activity in vitro and in vivo . Similar hhrbzs, as well as hepatitis delta and twister ribozymes, were also detected in megabirna-, hypo-, fusagra- and toti-like viruses. These ribozymes occur as isolated motifs but also as close tandem pairs, suggesting that they are involved in the formation of ∼300 nt circRNAs. In vivo characterization of a chrysovirid hhrbz revealed its unexpected role in protein translation as an internal ribosome entry site (IRES). RNA structural comparison between the hammerhead three-way junction and the core domain of picornavirus IRES elements allow us to suggest that these simple ribozymes may follow a similar strategy to achieve cap-independent translation. We conclude that self-cleaving ribozymes, historically involved in the rolling circle replication of viroid-like agents, have been exapted towards translational functions in linear RNA viruses.