技术讲解S-腺苷甲硫氨酸(SAM)在mRNA疫苗制备中的作用

S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine，SAM) 是一种重要的中间代谢产物，可作为甲基供体、丙氨基供体及巯基化合物前体等参与体内众多生化反应，例如核酸、蛋白质、磷脂质和维生素等合成，也参与半胱氨酸、谷胱甘肽、多胺以及辅酶A和牛磺酸等含硫化合物的相互转化等[1]。在最新的mRNA疫苗制备技术上也起到了非常关键的作用，SAM作为mRNA稳定性修饰的重要底物存在。SAM是双手性物质, 有两种异构体: (+) -SAM和(-)-SAM, 只有 (-) -SAM具有生物活性[2]。SAM 的制备方法主要有化学合成法、酶促合成法、发酵法等。

图：S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因KEGG代谢通路分析^[3]

SAM作为代谢途径的前体具有以下几个作用：甲基作用、转硫基作用和转氨丙基作用^[4]。

◎ 转甲基作用

在细胞内存在的甲基化反应中，SAM作为惟一的甲基供体发挥着重要的生理作用。SAM转甲基酶可将SAM上的甲基转移到硫、氮、碳等原子上来参与体内物质的合成与代谢，如：转甲基酶将SAM的甲基转移给氨基乙酸。SAM脱去甲基后生成S-腺苷高半胱氨酸(SAH)，SAH是转甲基化反应的竞争性抑制物质。

◎ 转硫基作用

SAM通过转甲基作用形成的S-腺苷高半胱氨酸，在体内迅速被代谢为高半胱氨酸。胱硫醚合成酶催化高半胱氨酸和丝氨酸作用生成胱硫醚，胱硫醚通过一系列代谢生成谷胱甘肽(GSH)。

◎ 转氨丙基作用

SAM在聚胺合成中起重要作用，SAM脱羧后生成5′-腺苷甲基硫丙胺，将此物质中的氨丙基转移给腐胺，从而生成亚精胺和精胺，它们是真核生物中重要的多胺。5′-腺苷甲基硫丙胺脱去氨丙基后生成5′-甲硫腺苷，其在体内被迅速转化为甲硫氨酸。

在现代生物学研究中，SAM也作为mRNA体外合成稳定性修饰的重要中间体，在mRNA体外合成修饰过程中提供对应的甲基修饰供体，在COVID-19疫情爆发后，为控制疫情所开发的新一代mRNA疫苗中发挥着重要作用。

图: 酶学法体外转录加帽路径

◎ 纯度高：≥98.08%（HPLC）

◎ 旋光性：(-) -SAM占比高（≥85%）

◎ 残留低：核酸外切酶、切口酶、核糖核酸酶残留低

图: SAM纯度测试

图: SAM旋光性测试

图: SAM的功能测试

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[1] 陈海龙,蒋丽华,陈帅,张晓戈,朱年青,韦平和,周长林.Adk1过表达和柠檬酸钠补料促进酵母S-腺苷甲硫氨酸的合成[J].中国农业科技导报,2020,22(10):69-76.

[2] Stolowitz ML, Minch MJ.J Am Chem.SOC, 1981, 103:6015.

[3] 王伟科,陆娜,闫静,宋吉玲,袁卫东,周祖法.秀珍菇S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(PpSAMS)的克隆与表达分析[J].浙江农业学报,2021,33(01):62-68.

[4] 汤亚杰, 李艳, 李冬生,等. S-腺苷甲硫氨酸的研究进展[J]. 生物技术通报, 2007(2):76-81.