MALDI-TOF筛选揭示3-氯戊酰胺亲电体实现RNA特异性共价修饰

分享一篇发表在JACS上的文章，题目为"Discovery of RNA-Reactive Small Molecules Guides the Design of Electrophilic Modules for RNA-Specific Covalent Binders"。通讯作者是Scripps研究所的Matthew D. Disney教授，课题组专注于RNA化学生物学与靶向治疗研究。

RNA结构在非编码和编码转录本的功能与dysfunction中扮演关键角色，靶向RNA结构的小分子是调控其功能的重要策略。然而，传统方法如基于序列或结构的设计以及高通量筛选虽能识别RNA结合剂，但共价RNA靶向化合物仍较少见。本研究旨在开发一种高效筛选方法，识别能与RNA形成稳定共价加合物的小分子，并指导设计RNA特异性共价结合物。

作者首先建立了基于MALDI-TOF质谱的高通量筛选平台，用于评估共价化合物库与RNA的反应性。该库包含2000种小分子，涵盖多样亲电体（如α,β-不饱和酰胺、氯乙酰胺、亚胺）和潜在RNA结合元素。以肌强直性营养不良1型（DM1）相关的r(CUG)exp重复扩展RNA为模型，其包含1×1核苷酸UU内环结构。筛选通过毛细管电泳迁移率变动assay和MALDI-TOF分析共价加合物形成。结果显示，9种氮芥衍生物中5种（如chlorambucil、uramustine）能显著改变RNA电泳迁移率，MALDI-TOF进一步验证加合物形成，其中化合物2和4反应性最强。

意外的是，24种命中化合物均含3-氯戊酰胺亲电体模块，该模块传统上被认为SN2反应活性低，但能通过可能oxetane中间体机制高效修饰RNA。统计表明，3-氯戊酰胺的命中率（24/49, 49%）显著高于其他亲电体（10/1951, 0.5%），凸显其独特性。机制研究表明，该亲电体特异性靶向鸟嘌呤N7位点，经硼氢化钠还原实验证实修饰导致脱碱基位点形成，支持N7烷基化机制。

为增强选择性和效力，作者将3-氯戊酰胺与已知RNA结合模块（如Hoechst衍生物）偶联，设计化合物20。该 conjugate 在低μM浓度下对r(CUG)exp RNA实现近完全修饰（93%加合物形成），且对缺乏UU内环的RNA或DNA反应性低（13倍选择性）。分子对接表明，结合模块将亲电体定位于RNA major groove，靠近鸟嘌呤N7，而DNA结合则使亲电体处于minor groove，避免反应，从而解释选择性。