烟酰胺N-甲基转移酶（尼克酰胺N-甲基转移酶， NNMT）催化烟酰胺（NAM）的甲基化，该过程以S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）为甲基供体， S-腺苷-L-高半胱氨酸（SAH）和1-甲基烟酰胺（MNA）为反应产物。NNMT 是多种疾病的潜在靶点。其高表达量促进包括直肠癌、胃癌、肾癌等多种癌症的癌细胞增殖和疾病进展。此外，NNMT 在帕金森病、动脉粥样硬化、肥胖和 2 型糖尿病中也呈现出表达上调。因此，研发具有高选择性和生物活性的NNMT抑制剂来阐明 NNMT 的治疗潜力迫在眉睫。

普渡大学药学院黄蓉课题组设计并合成了第一个有细胞的强效NNMT 双底物抑制剂 II399。II399通过对该课题组以前报道的先导化合物 LL320 进行结构修饰。该先导化合物LL320在NNMT重组蛋白评价方法中高效，但是其乙酯类似物也仅仅表现出轻度的细胞抑制作用。通过利用乙酰胺、4-氯吡咯并嘧啶和环戊烷官能团的组装取代LL320结构中的亲水性基团获得II399。II399 保留了LL320对重组蛋白NNMT低至nM抑制活性，其 Ki 值为 5.9 nM。重要的是II399在细胞实验中有效的抑制了MNA的水平，展现 IC₅₀ 值为 1.9 µM。与此同时， II399持续且增强的细胞抑制作用表明其高亲和力提高了生物稳定性。II399对 NNMT 的选择性比其他与NNMT密切相关的甲基转移酶高 1,000 倍。II399的作用机制和共晶结构证实该化合物可同时与底物和SAM结合位点相结合。

通过计算建模和亲和力数据的分析阐清了II399和NNMT结合 达到具有低至nM的结合亲和力的原因。II399 有望成为一个宝贵的探针分子来阐明 NNMT 相关的生物作用。重要的是，该策略提供了第一个通过利用乙酰胺、4-氯吡咯并嘧啶和环戊烷官能团的组装引入非常规 SAM 模拟物的范例。这个策略还可用于开发新的其他 SAM 依赖性甲基转移酶细胞强效抑制剂。

论文信息：

Exploring unconventional SAM analogs to build cell-potent bisubstrate inhibitors for Nicotinamide N‐methyltransferase.

Iredia D. Iyamu, Jonah Z. Vilseck, Ravi Yadav, Nicholas Noinaj, and Rong Huang

黄蓉课题组：

www.rhuanglab.com

Angewandte Chemie International Edition

DOI:10.1002/anie.202114813