DNA甲基化(DNA methylation)是常見(jiàn)的表觀遺傳現(xiàn)象，它是指在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase，DNMT)的作用下，將甲基添加在DNA分子中的堿基上(Feinberg，2001)。研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)遺傳完全一致的小鼠品系其皮膚卻具有不同顏色，是基因的甲基化程度差異造成的。給懷孕母鼠進(jìn)食富含甲基的食物時(shí)，引起了其基因表達(dá)模式的改變，使黃色的肥胖母鼠產(chǎn)下了標(biāo)準(zhǔn)褐色的健康體瘦仔鼠，并且這種皮毛顏色的性狀差異往往由母鼠傳遞給后代。

常見(jiàn)的DNA甲基化發(fā)生在DNA鏈上胞嘧啶第5位碳原子和甲基間的共價(jià)結(jié)合，胞嘧啶由此被修飾為5一甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5-mC)。哺乳動(dòng)物基因組DNA中5-mC約占胞嘧啶總量的2%～7%，約70%的5-mC存在于CpG二聯(lián)核苷。在結(jié)構(gòu)基因的5 7端調(diào)控區(qū)段，CpG二聯(lián)核苷常常以成簇串聯(lián)的形式排列，這種富含CpG二聯(lián)核苷的區(qū)域稱為CpG島(CpG island)，其大小為500～lOOobp，約56%的編碼基因含該結(jié)構(gòu)（鄭志紅和孫開(kāi)來(lái)，2002）。CpG具有以下特征。①CpG主要位于基因的啟動(dòng)子區(qū)．少量位于基因的第一個(gè)外顯子區(qū)。②CpG島一般是非甲基化的?？醇一虻膯?dòng)子都含CpG島，且保持非甲基化狀態(tài)，組織特異性基因則缺乏這樣的島。哺乳動(dòng)物基因有兩種啟動(dòng)子，即富含CpG序列且保持非甲基化狀態(tài)的啟動(dòng)子和CpG含量較少、在大多數(shù)組織中甲基化的啟動(dòng)子，后一種總是出現(xiàn)在組織特異性表達(dá)的基因內(nèi)，其表達(dá)活性受到調(diào)控且在大多數(shù)組織中被抑制。③啟動(dòng)子區(qū)的CpG甲基化可直接導(dǎo)致相關(guān)基因的表觀遺傳學(xué)基因沉默，而基因下游，即非島區(qū)CpG的甲基化不抑制基因的轉(zhuǎn)錄。目前認(rèn)為基因調(diào)控元件（如啟動(dòng)子）的CpG島中發(fā)生5-mC的修飾會(huì)在空間上阻礙轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體與DNA的結(jié)合，因此，DNA甲基化一般與基因沉默相關(guān)聯(lián)，而非甲基化一般與基因的活化相關(guān)聯(lián)。基因在甲基化后去甲基化( demeth-ylation)則往往與一個(gè)沉默基因的重新激活相關(guān)聯(lián)。④啟動(dòng)子區(qū)CpG甲基化的密度與轉(zhuǎn)錄的抑翻程變相關(guān)．弱的啟動(dòng)子能被密度較低的甲基化完全抑制，當(dāng)啟動(dòng)子被增強(qiáng)子增強(qiáng)時(shí)，霞恢復(fù)轉(zhuǎn)錄功能，但如果甲基化的密度進(jìn)一步增加，轉(zhuǎn)錄就又會(huì)被完全抑制。

DNA的甲基化分為維持性甲基化和構(gòu)建性甲基化。維持性甲基化是指在甲基化的DNA模板指導(dǎo)下使新舍成的鏈甲基化。當(dāng)一個(gè)甲基化的DNA雙鏈復(fù)制時(shí)，新合成的DNA雙鏈呈半甲基化，即保留鏈含有完整的甲基化標(biāo)記，新生鏈呈非甲基化狀態(tài)。這時(shí)，在Dnmtl的作用下，以保留鏈的甲基化位置為指導(dǎo)進(jìn)行甲基化修飾。進(jìn)一步的研究顯示這種復(fù)制并不非常精確，每次細(xì)胞分裂中只有95%的CpG位點(diǎn)被還原出來(lái)。但是，即使一些特定的二核苷甲基化狀態(tài)沒(méi)有被復(fù)制出來(lái)，CpG島的狀態(tài)（甲基化／非甲基化）卻會(huì)被可靠地復(fù)制下來(lái)。這對(duì)于基因印記中DNA甲基化模式的維持是非常重要的。DNA甲基化型在DNA復(fù)制中的維持機(jī)制也是重要的表觀遺傳學(xué)機(jī)制。