קריאת הצופן הגנטי והמנגנון ליצירת פרודות חלבון בתאים הינן פעולות חיוניות לתפקודו התקין של כל תא ותא. תהליך זה מכונה ביטוי גנים והוא מבוקר ע"י פרודות חלבון מיוחדות המכונות "גורמי תעתוק". שינוי בפרודות אלו הוא ברוב המקרי פתולוגי (חולני) ומוביל למחלות כגון סרטן.
צוות מדענים, בראשותה של פרופסור Katja Arndt מהמכון לביולוגיה באוניברסיטת Freiburg אשר בשוויץ, הצליח לייצר מקטעי חלבון קטנים המסוגלים למנוע את ביטויים המשובש של הגנים. החוקרים הצליחו גם לפתח מנגנון המאפשר לחומרים מעכבים אלו להיות פעילים או מושבתים, בדומה למתג חשמלי.
הממצאים פורסמו בכתב-העת המדעי Angewandte Chemie, והמאמר סווג ע"י העורכים כ"מאמר חם" בזכות חשיבותו הרבה לפיתוח מהיר של תחום מחקרי.
המחקר המתואר במאמר משלב שני פיתוחים עצמאיים: מעכבים שהוכנו ע"י המדענית Katja Arndt המסוגלים להסדיר את פעילותם של גנים מסרטנים (oncogenes), ופרודות המשמשות כמתאמות כימיות שפותחו ע"י החוקר Andrew Woolley מאוניברסיטת טורונטו והמסוגלות להופיע בשתי צורות מבניות כתלות באורך הגל שלהם. המְקַשרים הכימיים ניתנים לחיבור למעכבים ומסוגלים לשמש כעין מתג חשמל: במצב המואר המעכב "דלוק" ועל-כן הוא פעיל, ואילו במצב הבלתי-מואר המעכב "כבוי" ועל-כן הוא מושבת. החוקרים הצליחו לשלוט בפעילותו של הגן המסרטן הקרוי "גורם תעתוק AP-1" (חלבון מפעיל 1) באמצעות מעכב בר-מיתוג זה. הם גילו שאפילו מצב בסיסי של בקרת ביטוי גנים יכול להיות רגיש לאור, לדוגמא – תהליך החיבור של הדנ"א. החוקרים הצליחו למתג גם את הגנים הבאים בתור באמצעות הבקרה על גורם תעתוק זה. ע"י הדלקת האור הם הפעילו את המעכב ומנעו את ביטויו, וע"י כיבוי האור הם ביטלו את העיכוב הזה.
לטכנולוגיה החדשנית יש תחומי יישום אפשריים רבים ומגוונים. ראשית, מתגי-אור מולקולאריים מסוג זה הינם רכיבים מעניינים עבור "לוח בקרה" של ביולוגיה סינתטית מאחר והם מקילים על השליטה בנתיבי איתות סינתטיים מבחוץ. בנוסף, ישנם שימושים מרתקים אפשריים רבים למתגים אלו במערכות ביולוגיות. לדוגמא, הם נוטלים תפקיד בחקר תהליכים ביולוגיים מבוקרים זמנית, כגון ההופעה והזיהוי של חרדה. ברפואה, מתגים אלו יוכלו לשמש כמבנים מנחים עבור גישות ריפוי חדשניות.
