がん化学療法のアルキル化剤（例えばBCNU）は、DNAのO6-アルキルグアニンの位置に致死的な架橋の形成を誘導することによって作用する。MGMTはDNA中のグアニンのO6位（架橋形成前）のアルキル付加物を自身の配列中のシステイン残基に転移し、それによってDNAを無傷の状態に戻す。この転移はMGMT酵素を不活性化し、不可逆的である。従って、細胞内のMGMTのレベルは、その細胞が耐えられるDNA損傷のレベルに正比例する。正常組織では、MGMTは突然変異と発癌の抑制因子として働く。高レベルのMGMTを有する腫瘍は薬剤耐性である可能性が高い。