甲基化是一種廣泛存在的天然修飾，具有多種調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)功能，由多種S-腺苷-L-甲硫氨酸（AdoMet）依賴性甲基轉(zhuǎn)移酶（MT酶）進行。AdoMet輔因子由多聚甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶家族（MAT）從甲硫氨酸（Met）和ATP產(chǎn)生。為了促進機制和功能研究，已經(jīng)開發(fā)了重新利用MAT和MTase反應(yīng)以接受來自相應(yīng)前體的可轉(zhuǎn)移基團的擴展策略。
最近，Vilnius University的Saulius Klimas?auskas課題組通過小鼠MAT2A的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向工程，使甲硫氨酸類似物S-（6-疊氮基己基-2-炔基）-L-同型半胱氨酸（N3-Met）能夠生物催化合成擴展的AdoMet類似物Ado-6-疊氮。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
同時，三種工程化MAT2A突變體顯示出對擴展類似物的催化能力，并在不存在和存在競爭性Met的情況下能夠與M.TaqI和小鼠DNMT1的工程化突變體的級聯(lián)反應(yīng)中實現(xiàn)DNA衍生化。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
隨后，通過使用CRISPR-Cas基因組編輯將兩種工程突變體作為MAT2A-DNMT1級聯(lián)導(dǎo)入在小鼠胚胎干細胞中。在生理水平的Met存在下暴露于N3-Met后，所得細胞系保持正常的生存能力和DNA甲基化水平，并顯示出Dnmt1依賴性的DNA修飾和延伸的疊氮化物標簽。該研究首次證明了一個基因穩(wěn)定的系統(tǒng)，用于生物合成生產(chǎn)擴展的AdoMet類似物，這使得能夠在活哺乳動物細胞中溫和地代謝標記DNMT特異性甲基化。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
原文標題：Engineered Methionine Adenosyltransferase Cascades for Metabolic Labeling of Individual DNA Methylomes in Live Cells
原文作者：Liepa Gasiule?, Vaidotas Stankevic?ius, Kotryna Kvederavic?iu?te?, Jonas Mindaugas Rims?elis, Vaidas Klimkevic?ius, Graz?ina Petraityte?, Audrone? Ruks?e?naite?, Viktoras Masevic?ius, and Saulius Klimas?auskas*
https://doi.org/10.1021/jacs.4c06529
