《Molecules》：Interfacial Effects on the Catalytic Performance of Water-Splitting Electrocatalysts
编辑推荐：
无义突变将提前终止密码子（premature termination codons, PTCs）引入mRNA转录本，导致截短且无功能的蛋白质，约占遗传疾病总数的10%–15%。在此背景下，通过小分子诱导翻译通读（称为翻译通读诱导药物，translational
无义突变将提前终止密码子（premature termination codons, PTCs）引入mRNA转录本，导致截短且无功能的蛋白质，约占遗传疾病总数的10%–15%。在此背景下，通过小分子诱导翻译通读（称为翻译通读诱导药物，translational readthrough-inducing drugs, TRIDs）已成为恢复全长蛋白表达的一种有前景的治疗策略。然而，TRIDs的作用机制仍存在争议，一个新兴靶点是FTSJ1，一种参与tRNA修饰的甲基转移酶。FTSJ1调节翻译保真度和无义介导的mRNA衰变（nonsense-mediated mRNA decay, NMD），其抑制已被提出可促进从无义突变基因恢复全长蛋白。在本研究中，研究人员使用转染了pFLuc190UGA质粒的HeLa细胞中的荧光素酶实验，研究了一类新型TRIDs——1,2,4-三唑衍生物IP14、IP15、IP17和IP18对FTSJ1甲基转移酶的抑制作用；该质粒在研究人员此前的研究中显示了在携带TP53基因R213X无义突变的H1299 R213X细胞中恢复p53表达。采用集成的计算流程，包括诱导契合对接（induced fit docking, IFD）、结合姿态元动力学（binding pose metadynamics, BPMD）、分子动力学模拟和MM-GBSA分析，来表征它们与FTSJ1催化口袋内的相互作用。计算结果显示稳定的结合模式和有利的能量谱，支持FTSJ1抑制可能有助于其生物活性的假说。与这些发现一致，体外实验支持其翻译通读活性，提示了一种可能的作用机制。
无义突变将提前终止密码子（PTC）引入编码序列，导致截短蛋白产生并激活无义介导的mRNA衰变（NMD），约占遗传疾病的10%–15%，且在超过一半的人类癌症中可见TP53基因的突变。针对无义突变，利用小分子诱导翻译通读（TR）来恢复全长蛋白表达是一种有前景的治疗策略，这类分子称为翻译通读诱导药物（TRIDs）。然而，早期TRIDs如氨基糖苷类因毒性和选择性差而受限；曾被欧洲药品管理局（EMA）条件批准的Ataluren也因风险收益不佳而被撤回，临床需求仍未满足。近年，RNA甲基转移酶FTSJ1被提出作为TRIDs的新靶点，其通过催化tRNA的
2′-O-甲基化维持翻译保真度，抑制FTSJ1可能降低翻译严谨性，促进近同源tRNA在PTC处掺入，从而增强通读效率。研究人员此前发现4种1,2,4-三唑衍生物（IP14、IP15、IP17和IP18）能够在H1299 R213X细胞中恢复全长p53表达，且效果优于Ataluren。本研究旨在探究这些化合物是否通过抑制FTSJ1来发挥活性，为开发机制明确的下一代TRIDs提供依据。
研究人员通过集成计算模拟与体外实验，系统评估了IP系列化合物与FTSJ1的相互作用，并进一步在细胞层面验证其通读活性与FTSJ1的关联。计算结果表明，四个化合物均能与FTSJ1催化口袋稳定结合，其中IP17和IP18表现出优于参考化合物DAP的结合亲和力；体外荧光素酶实验显示，FTSJ1过表达会削弱IP诱导的通读，支持FTSJ1参与其作用机制。该研究为将FTSJ1确立为无义突变疾病治疗的潜在靶点提供了机制学证据，并为结构引导优化新一代TRIDs奠定了基础。
关键方法包括：以酵母Trm7-Trm734复合物（PDB ID: 6JP6）为模板，通过SWISS-MODEL同源建模构建人FTSJ1三维结构，并使用Protein Preparation Wizard进行精修；采用诱导契合对接（IFD）预测配体结合姿态；利用结合姿态元动力学（BPMD）评估姿态稳定性；随后对每个复合物进行三个500 ns重复的无偏分子动力学（MD）模拟，总时长1.5 μs；基于MD轨迹使用MM-GBSA计算结合自由能。体外实验在HeLa细胞中进行，将含PTC的荧光素酶报告质粒pFLuc190UGA单独转染，或与FTSJ1过表达质粒共转染，然后用IP化合物处理并检测荧光素酶信号。
2.1 诱导契合对接（IFD）研究。IFD模拟了受体和配体的构象适应性，结果显示四个IP化合物均能进入FTSJ1活性位点，与关键残基Trp55、Asp116和Lys156形成相互作用，其中IP14和IP17具有最佳对接分数，为后续动态模拟提供了可靠起始结构。
2.2 结合姿态元动力学（BPMD）评估。BPMD通过施加偏置能量测试配体结合模式的稳定性，采用PoseScore、PersScore和CompScore三个指标。IP14和IP15显示中等稳定性，IP17的多个姿态均表现出低RMSD（<2 ?），IP18的姿态1 PoseScore低至1.082 ?且全程平稳。综合CompScore，IP17和IP18最低（-1.535和-0.040），显著优于DAP和NV系列，表明1,2,4-三唑骨架比噁二唑提供更多氢键机会。
2.3 分子动力学模拟与热力学分析。MD模拟显示IP18在所有重复中RMSD低且稳定，IP17也保持可重复的结合模式，而IP14和IP15波动较大。接触分析表明，跨重复出现的稳定接触包括Arg24、Asp75、Asp91、Lys156、Trp55等残基，其中Arg24、Trp55、Asp116和Lys156是常见的关键锚定位点。MM-GBSA计算的ΔG显示IP17和IP18比DAP更负，结合亲和力更高，与MD观察到的持续氢键一致。这些计算证据支持IP系列对FTSJ1的良好结合。
2.4 体外荧光素酶实验验证。在HeLa细胞中，IP处理显著提高pFLuc190UGA的荧光素酶信号，表明具有通读活性；然而，当共转染FTSJ1过表达质粒后，IP诱导的荧光素酶信号明显下降，说明FTSJ1过表达削弱了通读效果。该结果与计算预测一致，提示IP化合物可能通过抑制FTSJ1来发挥通读诱导作用，且FTSJ1参与其作用机制。
讨论与结论。本研究通过集成计算和实验，提供了IP14、IP15、IP17和IP18与FTSJ1催化口袋结合的收敛性证据。虽然未直接测定酶活性抑制，但计算结合分析、分子模拟稳定性及细胞过表达实验的相互印证，提出FTSJ1是这些化合物潜在分子靶标。尤其IP17和IP18在结合稳定性和预测亲和力方面均优于DAP，被确定为更有前景的FTSJ1调节剂。该研究强化了RNA修饰酶如FTSJ1作为无义突变疾病治疗靶点的可能性，为结构引导优化新一代TRIDs奠定了基础，并展示了计算-实验联合策略在遗传病和癌症精准治疗中的价值。未来仍需直接酶学实验和结构解析来最终确认FTSJ1为直接靶点。
