甲基化是一种广泛存在的天然修饰，具有多种调节和结构功能，由多种S-腺苷-L-甲硫氨酸（AdoMet）依赖性甲基转移酶（MT酶）进行。AdoMet辅因子由多聚甲硫氨酸腺苷转移酶家族（MAT）从甲硫氨酸（Met）和ATP产生。为了促进机制和功能研究，已经开发了重新利用MAT和MTase反应以接受来自相应前体的可转移基团的扩展策略。

最近，Vilnius University的Saulius Klimašauskas课题组通过小鼠MAT2A的结构导向工程，使甲硫氨酸类似物S-（6-叠氮基己基-2-炔基）-L-同型半胱氨酸（N₃-Met）能够生物催化合成扩展的AdoMet类似物Ado-6-叠氮。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

同时，三种工程化MAT2A突变体显示出对扩展类似物的催化能力，并在不存在和存在竞争性Met的情况下能够与M.TaqI和小鼠DNMT1的工程化突变体的级联反应中实现DNA衍生化。

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随后，通过使用CRISPR-Cas基因组编辑将两种工程突变体作为MAT2A-DNMT1级联导入在小鼠胚胎干细胞中。在生理水平的Met存在下暴露于N₃-Met后，所得细胞系保持正常的生存能力和DNA甲基化水平，并显示出Dnmt1依赖性的DNA修饰和延伸的叠氮化物标签。该研究首次证明了一个基因稳定的系统，用于生物合成生产扩展的AdoMet类似物，这使得能够在活哺乳动物细胞中温和地代谢标记DNMT特异性甲基化。

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原文标题：Engineered Methionine Adenosyltransferase Cascades for Metabolic Labeling of Individual DNA Methylomes in Live Cells

原文作者：Liepa Gasiulė, Vaidotas Stankevičius, Kotryna Kvederavičiu̅tė, Jonas Mindaugas Rimšelis, Vaidas Klimkevičius, Gražina Petraitytė, Audronė Rukšėnaitė, Viktoras Masevičius, and Saulius Klimašauskas*

https://doi.org/10.1021/jacs.4c06529