Обратимая химическая модификация ДНК, представляющая собой процесс энзиматического присоединения метильных групп к основаниям, находящимся в составе ДНК. Является эпигенетическим механизмом модификации генома или, другими словами, механизмом высших уровней контроля работы генов. Метилирование ДНК обнаружено как у прокариот, так и у эукариот, исключая дрожжи. Модификации подвергаются только цитозиновые остатки (по пятому положению кольца), которые фланкируются остатком гуанина, лежащим со стороны 3′-конца, т. е. выделяется динуклеотид 5′CpG. В результате образуется 5-метил-цитозин, при этом метилируются обе комплементарные цепи ДНК. У млекопитающих метилирование вовлечено в сложные процессы регуляции экспрессии генов* за счёт механизмов ДНК-белкового взаимодействия в хроматине, поскольку препятствует считыванию информации с генов (см. Метилцитозинсвязывающие белки). В дифференцированных клетках большинство генов и их промоторов находятся в “отключённом” состоянии, т. е. высоко метилированы. Низкое метилирование, напротив, говорит о том, что ген работает. Паттерны метилирования не передаются через родительские гаметы, а “стираются” вскоре после зачатия. Восстановление исходной картины метилирования происходит de novo в процессе эмбриогенеза (см. Метилаза de novo). Этот процесс многоразовый, осуществляемый сменяющими друг друга в определённые моменты эмбриогенеза волнами метилирования-деметилирования, и в дальнейшем поддерживается неизменным в клетках взрослого организма (см. Метилирование поддерживающее). Чем руководствуются ферменты, возвращающие метильные группы на прежние места, подлежащие импринтингу, загадка? Но, ясно, что этот процесс не безошибочный и может приводить к сбоям в эпигенетическом механизме наследования (см. Эпигенетика, Импринтинг). Существует также гипотеза, согласно которой метилирование – это форма защиты генома от транспозонов и вирусов, и других подвижных генетических элементов генома (эндогенных “паразитов”)**, нарушающих при транспозиции его структуру (см. Транспозоны). Показано, что в некоторых случаях высокий уровень метилирования гена-кандидата может приводить к возникновению таких патологических состояний как синдром эмоционального выгорания и депрессия.
*Как правило, чем больше степень метилирования сегмента ДНК, тем меньше вероятность его транскрипции в РНК. Молчащие аллели импринтированных генов обычно содержат множество метилированных групп.
**Примерно 45 % генома человека занимают вирусные неполные геномы, гены и их фрагменты, и большинство из них обильно метилированы (см. Эгоистичная ДНК).