DNS-metilezés DNA methylation metilcsoport (CH₃) elektronkötése a DNS citozinjának 5-ös szénatomához – 5-metil-citozin keletkezik. A metilcsoportot a DNS-metil-transzferáz csatolja az S-adenozil-metioninról. A metilcsoport majdnem mindig ahhoz a citozinhoz kapcsolódik, amelyet guanin követ; ezt nevezzük CpG-helynek (→CpG-sziget) – írják mCG (methylation of cytosine followed by guanin) formában is. A CpG nukleotidkettősök az emberi nukleotidlánc 1%-át teszik ki; 70–80%-uk metilezett.

A citozin metilezése a génműködés szabályozásának törzsökös formája, meghatározóan befolyásolja a génátíródást. Mivel a génen kívülről szabályozódik, epigenetikai szabályozásnak nevezzük. Jelentősen változik az egyedfejlődés idején, majd állandósul. Fontos szerepe van a sejtnövekedés, a sejtelkülönülés, az érképződés, a DNS-hiba javításának irányításában, az X-kromoszóma némításában (X chromosome inactivation), a genomlenyomatban (genomic imprinting), az embrionális szövetek kialakulásában stb.

Az indító (promoter) környéki metilezés gátolja a génátíródást, a gén némává válik – ez a terület gazdag CpG-szigetekben és más átírásfehérje-kötőhelyekben. A génen belüli metilezés (gene body methylation) serkenti az átíródást, és gátolja az átíródás meghibásodását. A fokozó (enhancer) metilezésének jelentősége bonyolultabb, valószínűleg nemcsak az átírásfehérje kapcsolódásával függ össze.

Az olyan citozin metilezését, amelyet adenin (A), citozin (C) vagy timin (T) követ (tehát nem guanin), nem CpG-metilezésnek nevezzük, szokásosan CpH vagy mCH formában írjuk (H = A, C vagy T). Ez az őssejtekben (ébrényi sejtekben) és az idegsejtekben (neuronokban) fordul elő.

A DNS metilezését a TET1, TET2, TET3 (ten-eleven translocation) enzim ellensúlyozza: ezek az enzimek oxidálják az 5-metil-citozint. A metilezéses szabályozáshoz tartoznak még az „olvasó” fehérjék (reader proteins), amelyek a metilezett DNS-hez kapcsolódnak, és kromatint alakító fehérjéket és fehérjeösszleteket toboroznak. Ilyenek a methyl-CpG binding domain fehérjék (MBD fehérjék) és bizonyos átírásfehérjék.

A DNS metilezés kétféleképpen befolyásolhatja a gén működését: meggátolja, hogy az átírásfehérje kapcsolódjék hozzá, de talán még fontosabb az MBD-fehérjék kötése: az MBD-fehérjék ugyanis további fehérjéket, mint hiszton-deacetiláz és más kromatinformáló fehérjét kapcsolnak, amelyek befolyásolják a hisztonokat, és tespedt kromatinok (heterokromatinok) keletkeznek.

A CpG kettősök csökkent metilezettsége (hypomethylation) a folyamatos génátíródáshoz vezet (géntúlműködés), fokozott metilezettsége (hypermethylation) pedig alulműködéssel jár.

A DNS metilezési zavarai összefüggnek sokféle betegséggel, reumás és idegbetegségekkel, valamint a rákokkal is. A rákoknál összességében csökken a metilezés a genomban (általános alulmetilezés), egyes szabályozó gének területén viszont fokozott (túlmetilezés).

Mivel a ráksejtek és az ép sejtek metilezése eltér, a metilezés formája lehet daganatjelző, pl. a SEPT9 gén fokozott metilezése jellemző a vastagbélrákokra. Az emberi sejtekben jóformán csak a citozin metileződik, nagyritkán azonban az adenin is: N6-metil-adenin keletkezik. Ez is gátolja a génkifejeződést, főleg az X kromoszómákhoz kapcsolt géneknél. Fontos szerepet tulajdonítanak neki az ébrényi és a magzati fejlődésben.