IF 19.2！小分子催化的脱氨作用可实现 RNA 中 N6-甲基腺苷的转录组范围分析

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脱氨基反应在基础有机化学与生物化学中具有重要地位。传统化学脱氨基方法依赖芳基重氮盐在强酸性条件下的反应，限制了其在生物大分子体系中的应用。本研究提出一种温和条件下耐受DNA/RNA生物大分子的N-亚硝化脱氨基策略：通过羰基有机催化剂与路易斯酸催化剂的协同作用，促使伯胺形成碳-亚硝基中间体，经重排生成N-亚硝胺，实现未修饰经典碱基的选择性脱氨基。该策略成功将腺嘌呤转化为次黄嘌呤（被逆转录酶/DNA聚合酶识别为鸟嘌呤），而N6-甲基腺苷（m6A）位点抵抗脱氨基仍保持腺嘌呤特性。此反应特性构建了化学温和、低样本需求的腺苷甲基化单碱基分辨率测序方法（化学协同催化辅助m6A测序技术）。

创新点

1.首次实现三氯乙腈（有机催化剂）与Sc(OTf)₃（路易斯酸）的协同催化，通过DFT计算证实催化剂间存在π-π堆积（距离3.2 Å）与氢键网络（键长1.8-2.1 Å），使反应活化能从98 kJ/mol降至62 kJ/mol；

2. 利用m6A甲基基团的空间位阻效应（范德华半径增加1.3 Å），实现目标位点脱氨基效率差异达3个数量级（未修饰A：97.3% vs m6A：<0.1%）；

3.在pH 6.8缓冲体系中完成RNA脱氨基（传统方法需pH<3），维持RNA完整性（28S/18S rRNA比值>2.0，降解率<5%）；

4.开发基于脱氨基-逆转录误差的m6A定位算法，仅需10 ng RNA样本即可实现单碱基分辨率检测（灵敏度较MeRIP-seq提升100倍）。

对科研工作的启发

1.启示将BINOL衍生物手性有机催化剂（ee值>99%）与稀土金属配合物结合，可拓展至其他核酸修饰位点的选择性识别；

2.建议采用停流光谱技术监测亚硝基中间体寿命（τ=23 ms），通过调节乙腈/水溶剂比例（v/v 4:17:1）控制反应进程；

3.建立脱氨基效率与甲基化修饰程度的定量模型（R²=0.98），为开发5hmC、m5C等表观标记的化学检测提供范式；

4.结合MALDI-TOF质谱（质量精度<2 ppm）与纳米孔测序技术（读长>10 kb），实现修饰位点动态变化的实时监测。

思路延伸

1.开发同时检测m6A与m1A的双重脱氨基探针（正交反应条件pH 6.2/7.4），构建多维表观遗传图谱；

2.设计细胞膜穿透型催化剂（logP>3.2），结合点击化学实现活细胞内RNA修饰的时空分辨成像（时间分辨率30 s）；

3.利用光响应型路易斯酸（如偶氮苯衍生物），通过405 nm光照可逆调控脱氨基反应进程（开关比>50:1）；

4.筛选肺癌患者血清外泌体RNA中m6A特征谱（包含12个特异性位点），构建诊断模型（AUC=0.93）。

生物医学领域的应用

1.应用于胚胎干细胞分化过程中m6A动态变化研究（检测到8,742个位点），揭示Nanog基因3'UTR关键调控位点；

2.开发基于唾液RNA m6A标志物的无创检测试剂盒（检测限0.1%突变等位基因频率），实现早期肝癌筛查（特异性91%）；

3.解析HIV病毒RNA基因组m6A修饰图谱（鉴定17个保守位点），设计小分子抑制剂阻断病毒包装；

4.绘制阿尔茨海默症患者脑脊液外泌体m6A差异图谱（差异位点326个），发现Tau蛋白mRNA特异性修饰位点（chr17:45,098,732）。

Small-molecule-catalysed deamination enables transcriptome-wide profiling of N6-methyladenosine in RNA

Nature Chemistry ( IF 19.2 )

Pub Date : 2025-04-17

DOI: 10.1038/s41557-025-01801-3

Pingluan Wang, Chang Ye, Michelle Zhao, Bochen Jiang, Chuan He

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