De toevoeging en verwijdering van methylgroepen op DNA speelt een belangrijke rol bij genregulatie. Om deze mechanismen nauwkeuriger te bestuderen, een Duits team heeft een nieuwe methode ontwikkeld waarmee specifieke methyleringsplaatsen kunnen worden geblokkeerd en vervolgens op een nauwkeurig tijdstip kunnen worden gedeblokkeerd door middel van bestraling met licht (photocaging). Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , de benodigde regent wordt enzymatisch geproduceerd, ter plaatse.

Hoewel ze er heel anders uitzien en totaal verschillende functies hebben, alle cellen in ons lichaam hebben identiek DNA. Echter, ze gebruiken niet dezelfde genen. Bepaalde genen zijn ingeschakeld en andere uitgeschakeld, afhankelijk van het type cel en het moment in de tijd. De "schakelaars" zijn chemische veranderingen in de bouwstenen van het DNA. Deze veranderingen worden epigenetische modificaties genoemd. Een belangrijk regulatiemechanisme is methylering en demethylering, wat betekent de aanhechting en verwijdering van een methylgroep (-CH ₃ ). De methylatiepatronen van kankercellen, bijvoorbeeld, verschillen van gezonde cellen. Tijdens een methylering, enzymen die bekend staan ​​als methyltransferasen (MTasen) dragen een methylgroep over van S-adenosyl- _L -methionine (AdoMet) aan het doelmolecuul.

Om het doel en de functie van deze regulatie nader te bestuderen en methyleringspatronen te bepalen, het zou nuttig zijn om "tools" te hebben om specifiek methylering op gerichte locaties te remmen en vervolgens de remming op een bepaald tijdstip op te heffen. Hiertoe, een team onder leiding van Andrea Rentmeister koos voor een methode die bekend staat als photocaging. Bij deze methode, een "fotokooi" is een molecuul dat uit elkaar valt bij bestraling, zoals een 2-nitrobenzylgroep. De kooi blokkeert eerst de doellocatie, dan werkt gerichte bestraling met licht als 'schakelaar' om de blokkade op te heffen.

Het idee was om AdoMet-analogen uit te rusten met een fotokooi die vervolgens wordt overgebracht naar de methyleringsplaatsen. Echter, AdoMet-analogen ontleden in waterige oplossingen en kunnen geen cellen binnendringen. Daarom, het team van de Universiteit van Münster wilde ze in situ produceren. In het lichaam, AdoMet wordt geproduceerd uit het aminozuur methionine door de werking van het enzym, methionine-adenosyltransferase (MAT). Synthese van de AdoMet-analogen vereist methionine met een aangehechte nitrobenzyl-fotokooi en een MAT die een dergelijk gewijzigd substraat kan gebruiken. Beginnend met een MAT-enzym uit een eencellig organisme (Cryptosporidium hominis), de onderzoekers waren in staat om specifieke aminozuren in het enzym zorgvuldig te veranderen om de grootte van de hydrofobe bindingsholte te vergroten, zodat het de nitrobenzylgroep kon bevatten. Een kristalstructuuranalyse toonde aan dat de ADoMet-analoog is gebonden in de holte van deze fotokooiende MAT (PC-MAT). Op basis van deze informatie, het team produceerde ook een tweede PC-MAT op basis van een thermostabiel MAT-enzym van de archaeon Methanocaldococcus jannaschii.

Beide PC-MAT's zijn compatibel met DNA- en RNA-MTasen en maakten het mogelijk om fotokooien te hechten aan alle natuurlijke methyleringsplaatsen van een plasmide-DNA. Bestraling met licht verwijderde de blokkade.