对DNA、RNA的结构进行选择性修饰对理解表观遗传修饰（epigenetic modifications）非常重要，有鉴于此，剑桥大学Shankar Balasubramanian、Matthew J. Gaunt等报道了可见光催化反应方法学，通过对N6-甲基脱氧腺苷（deoxyadenosine）、N6-甲基腺苷（adenosine）中的甲基位点上进行C(sp³)-H键共价修饰。

本文要点：

（1）

反应优化。以CTTGACAG[N⁶mdA]CTAG（5a）、3-硝基吡啶（1a）作为反应物，以Ru(phen)₃Cl₂作为光催化剂，在H₂O/MeCN中和60 W荧光灯中进行反应，光照10 min，以16 %的产率得到CTTGACAG[N⁶(NHF)dA]CTAG（6）；当反应物为5a和修饰炔基酰胺的3-硝基吡啶（1b）反应，10 min实现了11 %的产率，随后进一步的和N₃-PEG-Biotin（9）反应，加入CuSO₄、奎尼丁(quinuclidine) 、抗坏血酸钠，在水中反应30 min，以92 %的产率进行反应，生成CTTGACAG[N⁶(NHFXB)dA]CTAG（10）。

考察了该反应在多种不同寡核苷酸（oligonucleotide）中的修饰反应性能，验证了该反应方法学有底物兼容性。

（2）

反应机理。该反应通过光催化将硝基吡啶还原为亚硝基吡啶，还原性的quinuclidine通过光催化氧化，随后选择性的对甲基位点进行抓氢反应，从而在N6-甲基位点转变为α-胺基自由基。α-胺基自由基和亚硝基吡啶之间的交叉偶联反应，生成稳定的共轭结构，在N6-甲基-甲基腺苷上安装了标签分子基团。

这种含有N6-甲基脱氧腺苷的寡核苷酸得以在比较复杂的混合物中实现富集，展示了该方法在DNA/RNA的鉴定和修饰中的应用前景。

参考文献

Manuel Nappi, Alexandre Hofer, Shankar Balasubramanian,* and Matthew J. Gaunt*, Selective Chemical Functionalization at N6‑Methyladenosine Residues in DNA Enabled by Visible-Light-Mediated Photoredox Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c10616

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10616