DNA上甲基的添加和去除在基因调控中起着重要作用。为了更精确地研究这些机制，一个德国团队开发了一种新的方法，通过光的照射，可以在精确的时间阻塞特定的甲基化位点(光笼)。正如杂志上报道的那样《应用化学》，所需的摄动剂通过酶在原位产生。
尽管它们看起来非常不同，功能也完全不同，但我们体内所有的细胞都有相同的DNA。然而，它们使用的基因不同。某些基因被打开，而另一些则被关闭，这取决于细胞的类型和所处的时间。“开关”是DNA组成单元的化学变化。这些变化被称为表观遗传修饰。一个重要的调节机制是甲基化和去甲基化，即甲基的附着和去除(-CH(3))。例如，癌细胞的甲基化模式与健康细胞不同。在甲基化过程中，被称为甲基转移酶(mtase)的酶将甲基转移到年代-腺苷-ʟ-蛋氨酸(AdoMet)到目标分子。
为了更深入地研究这种调节的目的和功能，并确定甲基化模式，有一个“工具”可以在目标位置特异性地抑制甲基化，然后在规定的时间解除抑制。为此，由Andrea Rentmeister领导的团队选择了一种被称为光笼养的方法。在这种方法中，“光笼”是一种在照射下分解的分子，如2-硝基苄基。笼子先阻断目标位置，然后用光进行定向照射，起到“开关”的作用，消除阻断。
他们的想法是为AdoMet类似物配备一个光笼，然后将其转移到甲基化位点。然而，AdoMet类似物在水溶液中分解，不能进入细胞。因此，Münster大学的研究小组想在原地生产它们。在人体内，AdoMet是由氨基酸蛋氨酸通过蛋氨酸腺苷转移酶(MAT)的作用产生的。合成AdoMet类似物需要甲硫氨酸与附加的硝基苯光笼和可以使用这种改变的底物的MAT。
从单细胞生物(人隐孢子虫)的一种MAT酶开始，研究人员能够小心地改变酶中的特定氨基酸，以增加其疏水结合腔的大小，以便它可以包含硝基苯基。晶体结构分析表明，ADoMet类似物结合在该光笼MAT (PC-MAT)的腔体中。基于这些信息，该团队还生产了第二种PC-MAT，该MAT基于吉纳氏甲烷钙球菌(Methanocaldococcus jannaschii)的耐热MAT酶。
这两种PC-MATs都与DNA和RNA mase兼容，并使光笼连接到质粒DNA的所有自然甲基化位点成为可能。光的照射解除了封锁。
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关于作者
Andrea Rentmeister是德国Westfälische Wilhems-Universität Münster的生物化学教授。她实验室的研究重点是化学和生物化学界面的核酸，旨在了解和控制影响基因表达的过程。
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