酶促光笼法研究通过DNA甲基化进行的基因调控

DNA上甲基的添加和去除在基因调控中起重要作用。为了更精确地研究这些机制，一个德国团队开发了一种新方法，通过该方法，可以将特定的甲基化位点封闭，然后在精确的时间通过光照射(光笼化)解除封闭。如《Angewandte Chemie》杂志报道的那样，所需的试剂是通过酶原位生产的。

尽管它们看起来非常不同且功能完全不同，但我们体内的所有细胞都具有相同的DNA。但是，它们不使用相同的基因。某些基因是打开的，而其他则是关闭的，这取决于细胞的类型和时间。“开关”是DNA结构单元中的化学变化。这些变化称为表观遗传修饰。一种重要的调节机制是甲基化和脱甲基化，这意味着甲基(-CH 3)的附着和去除。例如，癌细胞的甲基化模式与健康细胞不同。在甲基化，酶被称为甲基转移酶(MTases)传送甲基从S-腺苷基大号蛋氨酸(的AdoMet)到目标分子。

为了更仔细地研究该调节的目的和功能并确定甲基化模式，拥有“工具”以特异性抑制目标位置的甲基化，然后在限定的时间解除抑制将是有用的。为此，由安德里亚·伦特梅斯特(Andrea Rentmeister)领导的团队选择使用一种称为光笼法的方法。在这种方法中，“光笼”是诸如2-硝基苄基之类的在辐照下会分解的分子。笼子首先挡住目标位置，然后用光进行有针对性的照射，作为消除障碍物的“开关”。

想法是给AdoMet类似物配备光笼，然后将其转移到甲基化位点。但是，AdoMet类似物在水溶液中分解，无法进入细胞。因此，明斯特大学的团队想现场生产它们。在体内，AdoMet是由蛋氨酸氨基酸通过蛋氨酸腺苷转移酶(MAT)的作用而产生的。AdoMet类似物的合成需要甲硫氨酸和连接的硝基苄基光笼和可以使用这种改变的底物的MAT。从单细胞生物的MAT酶开始(隐孢子虫)，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，使其可以包含硝基苄基。甲晶体结构分析表明，该类似物的AdoMet在该photocaging MAT(PC-MAT)的空腔的约束。基于这些信息，研究小组还从古生甲烷八叠球菌(Methanocaldococcus jannaschii)生产了第二种基于热稳定MAT酶的PC-MAT。

这两种PC-MAT都与DNA和RNA MTase兼容，并使将光笼连接到质粒DNA的所有天然甲基化位点成为可能。用光照射消除了封锁。

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