DNA甲基化是zui早發現的修飾途徑之一，大量研究表明，DNA甲基化能引起染色質結構、DNA構象、DNA穩定性及DNA與蛋白質相互作用方式的改變，從而控制基因表達。

基因組DNA由A、T、C、G四種堿基組成，DNA鏈中含有很多CpG結構, 雙鏈DNA中CpG的兩個胞嘧啶（C, cytosine）的5 位碳原子通常被甲基化, 且兩個甲基集團在DNA 雙鏈大溝中呈特定三維結構。基因組中60%～ 90% 的CpG 都被甲基化，未甲基化的CpG 成簇地組成CpG 島, 位于結構基因啟動子的核心序列和轉錄起始點。

有實驗證明超甲基化阻遏轉錄的進行。DNA 甲基化可引起基因組中相應區域染色質結構變化，使DNA 失去核酶?限制性內切酶的切割位點, 以及DNA 酶的敏感位點, 使染色質高度螺旋化, 凝縮成團, 失去轉錄活性。5 位C 甲基化的胞嘧啶脫氨基生成胸腺嘧啶, 由此可能導致基因置換突變, 發生堿基錯配: T/G, 如果在細胞分裂過程中不被糾正,就會誘發遺傳病或癌癥, 而且, 生物體甲基化的方式是穩定的、可遺傳的。

DNA甲基轉移酶催化CpG的甲基化反應，DNA 甲基轉移酶有兩種: 1) DNMT1, 持續性DNA 甲基轉移酶—— 作用于僅有一條鏈甲基化的DNA 雙鏈, 使其*甲基化, 可參與DNA 復制雙鏈中的新合成鏈的甲基化,DNMT1 可能直接與HDAC (組蛋白去乙酰基轉移酶) 聯合作用阻斷轉錄; 2)DNMT3a、DNMT3b從頭甲基轉移酶, 它們可甲基化CpG, 使其半甲基化, 繼而全甲基化。從頭甲基轉移酶可能參與細胞生長分化調控, 其中DNMT3b在腫瘤基因甲基化中起重要作用。

DNA甲基化修飾服務去甲基化有兩種方式：

1) 被動途徑: 由于核因子N F 粘附甲基化的DNA , 使粘附點附近的DNA不能被*甲基化, 從而阻斷DNM T1 的作用;

2) 主動途徑: 是由去甲基酶的作用, 將甲基集團移去的過程。在DNA 甲基化阻遏基因表達的過程中, 甲基化CPG 粘附蛋白起著重要作用。