Abstract N6-Methyladenosine (m6A) is the most common mRNA base modification in eukaryotes. Methylation of adenosine residues to m6A contributes to the regulation of splicing, transport, stability, and translation of mRNA and two main classes of enzymes regulate it. The formation of m6A is catalysed by a methyltransferase complex containing methyltransferase-like 3 (METTL3), METTL14, and Wilms’ tumour 1-associated protein (WTAP) as well as monomeric METTL16. Demethylation of m6A is catalysed by the fat mass and obesity-associated protein FTO and the RNA demethylase AlkB homolog 5 (ALKBH5). The m6A mRNA methylation dysregulation occurs in the nervous system and in Parkinson’s disease (PD), but it remains poorly studied. Moreover, the role of m6A mRNA methylation in neuronal survival, neuroprotection, and neuroregeneration is unclear. We have earlier used high-throughput virtual screening of large compound libraries and identified four unique small-molecule ligands that activate m6A mRNA methylation by binding to the METTL3/14/WTAP complex and enhancing the binding of the methylation substrate SAM to nanomolar concentrations. Following this, we now discovered that two methyltransferase activators at 10 nM concentrations supported the survival and protected dopamine (DA) neurons in culture in growth factor deprivation and 6-hydroxydopamine (6-OHDA) neurotoxin models. In contrast, METTL3/14 inhibitor STM2457 triggered death of DA neurons. For clinical translation we also tested the most efficient compound C4 on induced pluripotent stem cell-derived human DA neurons and in animal model of Parkinson’s disease (PD). C4 compound protected human DA neurons from 6-OHDA-induced cell death and increased neurite outgrowth and the number of processes demonstrating that it has both neuroprotective and neurorestorative properties. METTL3/14 activator C4 improved motor behaviour and protected DA neurons and their fibres faster and much more efficiently than GDNF in the rat 6-OHDA model of PD. These are the first specific activators of METTL3/14/WTAP and first demonstration that m6A regulators can protect and regenerate neurons. These data demonstrate that m6A mRNA methylation is a novel pathway regulating neuronal survival and regeneration.

Abstract The overexpression of RNA 6-N-methyladenosine (m 6 A) methyltransferase METTL16 has oncogenic role in the case of several cancer types, including leukemia, but efficient small-molecule inhibitors are not available. Initially identified by high-throughput virtual screening of the ZINC15 database in vivo subset, but then confirmed by measuring catalytic activity, two nanomolar-active METTL16 inhibitors, compounds 1 (IC 50 = 25.82 ± 17.19 nM) and 2 (IC 50 = 60.91 ± 2.75 nM) were found. The inhibitory activity of the compounds was measured using the m 6 A antibody-based ELISA assay. We also present the results on the effect of these inhibitors on the viability of promyeloblast HL-60 and lymphoblast CCRF-CEM leukemia cell lines. In unstressed growth conditions, both identified METTL16 inhibitors reduced the viability of HL-60 cells by up to 40%. The effect on the viability of CCRF-CEM cells was smaller with no dose dependency observed. In parallel, the level of the m 6 A as compared to unmodified adenosine in the HL-60 cell mRNAs was significantly reduced by the inhibitor 1 . Collectively, we herein demonstrate novel METTL16 inhibitors that exert tumor cell-lineage-selective antiproliferative effects.

Modification of mRNA by methylation is involved in post-transcriptional regulation of gene expression by affecting the splicing, transport, stability and translation of mRNA. Methylation of adenosine at N6 (m6A) is the most common and most important cellular modification occurring in the mRNA of eukaryotes. Evidence that m6A mRNA methylation is involved in regulation of stress response and that its dysregulation may contribute to the pathogenesis of neuropsychiatric disorders is accumulating. We have examined the acute and subchronic (up to 18 days once per day intraperitoneally) effect of the first METTL3/METTL14 activator compound CHMA1004 (methyl-piperazine-2-carboxylate) at two doses (1 and 5 mg/kg) in male and female rats. CHMA1004 had a profound locomotor activating and anxiolytic-like profile in open field and elevated zero-maze tests. In female rats sucrose consumption and swimming in Porsolt test were increased. Nevertheless, CHMA1004 did not exhibit strong psychostimulant-like properties: CHMA1004 had no effect on 50-kHz ultrasonic vocalizations except that it reduced the baseline difference between male and female animals, and acute drug treatment had no effect on extracellular dopamine levels in striatum. Subchronic CHMA1004 altered ex vivo catecholamine levels in several brain regions. RNA sequencing of female rat striata after subchronic CHMA1004 treatment revealed changes in the expression of a number of genes linked to dopamine neuron viability, neurodegeneration, depression, anxiety and stress response. Conclusively, the first-in-class METTL3/METTL14 activator compound CHMA1004 increased locomotor activity and elicited anxiolytic-like effects after systemic administration, demonstrating that pharmacological activation of RNA m6A methylation has potential for neuropsychiatric drug development.