Los agentes quimioterapéuticos alquilantes del cáncer (por ejemplo, BCNU) actúan induciendo la formación de enlaces cruzados letales en la posición O6-alquilguanina del ADN. MGMT transfiere aductos alquílicos desde la posición O6 de la guanina en el ADN (antes de la formación de enlaces cruzados) a un residuo de cisteína en su propia secuencia, restaurando así el ADN a su estado intacto. Esta transferencia inactiva la enzima MGMT y es irreversible; de ahí que el nivel de MGMT en una célula sea directamente proporcional al nivel de daño al ADN que puede tolerar. En los tejidos normales, MGMT actúa como supresor de la mutación y la carcinogénesis. Los tumores con altos niveles de MGMT son probablemente resistentes a los fármacos.