基于方酰胺基团仿生设计的稳定SAM类似物：选择性抑制RNA甲基转移酶METTL3/14的新策略

本研究针对S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)类似物易降解的问题，创新性地设计合成含硒代方酰胺基团的稳定SAM类似物(SeAMSQ)。通过系统评估其对METTL3/14和METTL16两种RNA m6A甲基转移酶的抑制活性，发现化合物11对METTL3/14表现出3 nM的强效选择性抑制，为开发靶向RNA表观遗传调控的抗癌药物提供了新思路。

　　

在生命科学领域，S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)作为仅次于ATP的第二大辅因子，参与调控DNA、RNA、蛋白质等生物大分子的甲基化修饰。然而，传统SAM类似物在生理条件下存在严重稳定性问题——其降解途径包括硫原子亲核攻击导致的分子内环化(形成高丝氨酸内酯)以及炔丙基氧化为酮类副产物。这些缺陷严重限制了SAM类似物在甲基转移酶(MTases)研究和药物开发中的应用价值。

针对这一关键科学问题，来自法国巴黎西岱大学(Université Paris Cité)的研究团队创新性地将方酰胺(squaramide)基团引入SAM分子设计，开发出新型SeAM^SQ类似物。这项发表在《Communications Chemistry》的研究通过系统的化学合成、酶学评价和分子对接分析，证实方酰胺基团不仅能显著提高化合物稳定性(在pH7-8缓冲液中7天不降解)，更能赋予对RNA m⁶A甲基转移酶METTL3/14的特异性抑制能力(K_i=3 nM)，而对同源的DNA甲基转移酶EcoGII/EcoRI则无抑制活性。

研究人员采用多学科交叉的研究策略：1) 有机合成路线设计含不同链长和功能基团的SeAM^SQ类似物；2) 高效液相色谱(HPLC)稳定性测试；3) 重组表达纯化人源METTL3/14-WTAP复合物和METTL16酶；4) LC-MS/MS定量分析甲基转移酶活性和抑制效应；5) AutoDock Vina分子对接模拟辅因子结合模式。

【化学合成SeAM^SQ类似物】

通过优化五步合成路线，成功构建含二碳(化合物10a)和三碳连接臂(10b)的硒代方酰胺衍生物。关键步骤包括Na₂Se₂介导的硒键形成和方酰胺环的氨解反应，最终获得9种结构多样的SAM类似物，其稳定性测试显示在HEPES缓冲液(pH7-8)中仅<10%降解。

【分子对接研究】

与天然SAM相比，方酰胺类似物在METTL3催化口袋中呈现独特结合模式：1) 保持腺嘌呤与Phe534的π-π堆积；2) 方酰胺羰基形成类似羧酸的氢键网络；3) 但缺失与Asp395的关键相互作用，这解释了其无法作为辅因子的结构基础。

【酶活性评估】

在250μM SAM竞争条件下，甲基-SeAM^SQ(11)对METTL3/14的抑制活性(K_i=3 nM)比阳性对照SAH强80倍，且对METTL16的选择性指数>26000。值得注意的是，硫代类似物20的活性显著降低，证实硒原子对效价的关键作用。

【机制与特异性】

结构-活性关系分析揭示：硒原子>方酰胺>二碳连接臂>甲基是最优药效团组合。这种独特结构使化合物11对细菌tRNA m¹A58甲基转移酶TrmI(K_i>20μM)和β类DNA MTases完全无抑制，展现出罕见的RNA甲基转移酶特异性。

这项研究的重要意义在于：1) 开发出首类基于方酰胺生物电子等排体的稳定SAM类似物；2) 揭示METTL3/14催化口袋对方酰胺结构的特异性识别机制；3) 为靶向RNA m⁶A修饰的抗癌药物设计提供先导化合物。特别是化合物11展现的纳摩尔级效价和>10⁴倍的选择性，使其成为研究METTL3/14生物学功能和治疗m⁶A相关疾病的理想化学探针。该成果不仅拓展了核苷类药物的化学空间，更为表观遗传调控工具的开发提供了新范式。