综述：功能性核酸生物传感在m6A修饰酶活性监测中的应用

本综述系统梳理了基于功能性核酸的生物传感策略在N6-甲基腺苷（m6A）修饰酶活性监测中的最新进展，重点分析了其识别原理（如m6A笼蔽DNAzyme、荧光RNA适体等）、信号放大技术及临床转化潜力，为表观转录组学研究和疾病诊断提供新视角。

　　

m⁶A甲基转移酶

m⁶A修饰由多组分甲基转移酶复合物（m⁶A写入蛋白）催化完成，核心组分包括METTL3（催化亚基）、METTL14（RNA结合平台）和WTAP（调控亚基）。METTL3是唯一具有甲基转移酶催化活性的单元，其结构中的S-腺苷甲硫氨酸结合域直接参与甲基化反应。METTL14虽无催化功能，但通过稳定RNA底物结合增强复合物活性。WTAP则负责定位复合物至核斑，协调转录本甲基化进程。此外，METTL16作为新兴调控因子，特异性甲基化U6 snRNA等非编码RNA，拓展了m⁶A调控网络的广度。

基于功能性核酸的m⁶A修饰酶活性传感原理

m⁶A修饰酶的独特生化特性为生物传感设计提供了分子基础：

1. 1.
   构象切换探针：m⁶A修饰可诱导发夹结构探针展开，暴露荧光基团或触发链置换反应；
2. 2.
   笼蔽荧光RNA适体：甲基化抑制Broccoli、Mango等RNA适体的荧光激发，去甲基化后荧光恢复；
3. 3.
   DNAzyme调控：m⁶A修饰阻断DNAzyme催化核心，酶促去甲基化激活其切割活性；
4. 4.
   核酸内切酶响应：MazF核酶特异性切割未甲基化ACA序列，m⁶A修饰可抵抗切割；DpnII限制酶则对甲基化敏感，实现反向检测。
   这些策略通过耦合杂交链反应（HCR）、滚环扩增（RCA）等放大技术，将酶活性转化为荧光、电化学或比色信号。

信号放大

信号放大模块通过核酸扩增电路将酶活性信号转化为可检测的物理信号：

• •
  酶辅助放大：采用聚合酶（如Phi29）、核酸外切酶（Exo III）或核酸内切酶（Nb.BbvCI）实现指数级信号增强；
• •
  无酶放大：通过催化发夹组装（CHA）、DNA步行机等熵驱电路实现常温快速放大；
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  纳米材料耦合：金纳米粒子（AuNPs）、石墨烯量子点（GQDs）增强电化学发光（ECL）或表面等离子共振（SPR）信号。

抑制剂筛选

m⁶A修饰酶已成为肿瘤治疗的重要靶点。FTO抑制剂（如FB23-2、甲氯芬酯）和METTL3抑制剂（如STM2457）可通过生物传感平台进行高通量筛选：

• •
  荧光偏振法：监测抑制剂与酶结合后的分子旋转速率变化；
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  微阵列芯片：固定化底物阵列并行检测多种化合物抑制效率；
• •
  细胞内外源模型：构建报告基因系统（如荧光素酶-m⁶A传感器）评估抑制剂胞内活性。

结论与展望

m⁶A修饰酶活性检测技术虽取得显著进展，仍面临挑战：

1. 1.
   特异性提升：需区分同家族酶（如ALKBH5与FTO）的交叉活性；
2. 2.
   单细胞分析：开发微流控耦合单分子成像技术实现细胞异质性解析；
3. 3.
   临床转化：推动血清、组织活检样本的快速检测设备开发；
4. 4.
   多维整合：结合组学数据构建酶活性-疾病表型关联网络。
   未来需融合人工智能设计智能探针，发展跨尺度动态监测平台，最终实现个体化医疗应用。