RNAメチルトランスフェラーゼNSUN2のアイソタイプ選択的共有結合阻害剤の化学的プロテオーム発見

5-メチルシトシン（M5 C）は、TRNAで一般的なRNA修飾であり、TRNAをエンド核分解性切断から保護してタンパク質合成を維持できます。RNAメチルトランスフェラーゼのNSUNファミリー（ヒトのNSUN1-7）は、RNAのシトシンのC5位置にメチル基を設置することができます。NSUNは、広範囲の（patho）生理学的プロセスに関係していますが、これらの酵素の選択的および細胞活性阻害剤は不足しています。ここでは、システイン指向活性ベースのタンパク質プロファイリング（ABPP）を使用して、ヒトNSUN2の立体選択的共有結合阻害剤として作用するアゼチジンアクリルアミドを発見します。NSUNファミリーで保存された触媒システインを標的としているにもかかわらず、NSUN2阻害剤は他のヒトNSUNとの交差反応性を無視できることを示し、優れたプロテオーム全体の選択性を示します。アゼチジンアクリルアミドが組換えNSUN2の触媒活性を阻害するが、NSUN6ではなくないことを確認し、これらの化合物が癌細胞のNSUN2-TRNA相互作用を立体的に破壊し、TRNA M5 C含有量の世界的な減少につながることを示しています。したがって、我々の発見は、保存された触媒システインを標的とする共有化学を伴うNSUN2のアイソタイプ選択的および細胞活性阻害剤を生成する可能性を強調しています。

5-Methylcytosine (m5 C) is an RNA modification prevalent on tRNAs, where it can protect tRNAs from endonucleolytic cleavage to maintain protein synthesis. The NSUN family (NSUN1-7 in humans) of RNA methyltransferases are capable of installing the methyl group onto the C5 position of cytosines in RNA. NSUNs are implicated in a wide range of (patho)physiological processes, but selective and cell-active inhibitors of these enzymes are lacking. Here, we use cysteine-directed activity-based protein profiling (ABPP) to discover azetidine acrylamides that act as stereoselective covalent inhibitors of human NSUN2. Despite targeting a conserved catalytic cysteine in the NSUN family, the NSUN2 inhibitors show negligible cross-reactivity with other human NSUNs and exhibit good proteome-wide selectivity. We verify that the azetidine acrylamides inhibit the catalytic activity of recombinant NSUN2, but not NSUN6, and demonstrate that these compounds stereoselectively disrupt NSUN2-tRNA interactions in cancer cells, leading to a global reduction in tRNA m5 C content. Our findings thus highlight the potential to create isotype-selective and cell-active inhibitors of NSUN2 with covalent chemistry targeting a conserved catalytic cysteine.