系统性卤代修饰调控N6-甲基腺苷单核苷酸与人RNA m6A阅读蛋白YTHDF1结合的作用机制研究

《Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids》：Systematic profiling of single-, double- and triple-halogen substitution effects on the mononucleotide binding of N6-methyladenosine to human RNA m6A reader YTHDF1

本研究针对N6-甲基腺苷（m6A）与YTHDF1结合机制不明确的问题，系统探讨了单/双/三卤代修饰对结合效能的影响。发现溴代修饰（Brm6A）通过卤素-π相互作用显著增强结合力，且可竞争性置换YTH结构域中m6A-RNA，为靶向m6A阅读蛋白的治疗策略提供了新思路。

　　

在真核生物RNA中，N⁶-甲基腺苷（m6A）是最丰富的内部化学修饰，其功能通过"书写蛋白"（writers）、"擦除蛋白"（erasers）和"阅读蛋白"（readers）在特定生物学背景下动态调控。YTHDF1作为一种被充分研究的细胞质m6A阅读蛋白，能通过其YT521-B同源（YTH）结构域特异性识别m6A。本研究系统地将m6A单核苷酸上三个甲基氢原子替换为四种卤素（X = F、Cl、Br、I），共获得4种单卤代、10种双卤代和20种三卤代修饰的m6A类似物（即N⁶-卤代甲基腺苷，Xm6A）。能量分析与结合实验表明，m6A单核苷酸与YTHDF1 YTH结构域的结合强度适中，而不同单卤代修饰可提升结合力。电子关联计算揭示，这种增强主要源于卤代后与YTH芳香笼形成了额外的卤素-π相互作用。溴代（而非体积较大的碘代）修饰在Brm6A时达到结合力峰值——这可视为有利的卤素-π相互作用与卤素修饰所致不利空间效应之间的平衡。同样原因，单/双卤代修饰通常比三卤代修饰更有利于YTH–Xm6A结合。竞争实验进一步发现，m6A单核苷酸及其溴代类似物Brm6A可分别以中、高强度竞争性置换YTHDF1 YTH结构域结合位点中的含m6A RNA，提示卤素修饰的Xm6A单核苷酸或可通过竞争性破坏YTH结构域与RNA m6A的分子相互作用，发展成为新的治疗策略。