DNA甲基化的原理
DNA甲基化是一种表观遗传修饰，指在DNA甲基转移酶（DNMT）的催化下，S-腺苷甲硫氨酸（SAM）提供甲基基团，将胞嘧啶（C）修饰为5-甲基胞嘧啶（5mC），主要发生在哺乳动物的CpG二核苷酸位点。这种修饰不改变DNA序列，却能调控染色质构象与基因表达，堪称表观遗传学的“基础语法”。
机制分子
DNA甲基转移酶是进行DNA甲基化反应的关键酶，主要有三类：
1.DNMT1：持续性DNA甲基转移酶，作用于仅有一条链甲基化的DNA双链，使其完全甲基化，可参与DNA复制双链中的新合成链的甲基化，可能直接与组蛋白去乙酰基转移酶（HDAC）联合作用阻断转录。
2.DNMT3a、DNMT3b：从头甲基转移酶，可甲基化CpG，使其半甲基化，继而全甲基化，可能参与细胞生长分化调控，其中DNMT3b在肿瘤基因甲基化中起重要作用。
位点选择
DNA甲基化主要发生在CpG位点，即胞嘧啶与鸟嘌呤之间通过磷酸二酯键相连的序列。部分区域的CpG位点聚集程度高，称为CpG岛，通常不发生甲基化。CpG岛指DNA序列中CpG位点的聚集区域，一般定义CpG岛为序列长度大于500bp，GC含量超过50%，CpG/GpC比例高于0.6的区域。大多数基因的启动子区域和第一外显子都位于CpG岛中，这些区域通常不发生DNA甲基化，CpG岛的非甲基化状态可以保持基因启动子区域的开放结构，有利于基因的转录。
甲基化调控基因表达
DNA甲基化可以影响染色质结构，从而影响基因启动子区域的转录因子结合，进而影响基因的转录活性。例如，5-胞嘧啶的甲基化可直接抑制转录因子（如CCCTC binding factor，CTCF）和转录机器在DNA上的结合，或与特异识别其甲基化状态的抑制蛋白（如MBD、MeCP2）相结合，继而招募组蛋白去乙酰化酶和甲基化酶等修饰酶类，导致邻近基因表达沉默。
甲基化模式的稳定传承
DNA复制后，DNA甲基化模式能够很好地保持和传承给后代细胞和个体，形成一个稳定的遗传印记系统。甲基化酶DNMT1与另一种多结构域蛋白E3泛素蛋白连接酶UHRF1协同介导甲基化的维持。DNMT1本身具有自抑制性，不具备甲基化酶活性，UHRF1的SRA和RING结构域锚定复制过程的半甲基CpG双核苷酸，TTD-PHD结构域特异性结合H3K9me2和H3K9me3，UBL结构域招募DNMT1释放其自抑制作用，DNMT1的RFTS结构域定位到组蛋白H3尾部，MTase在锚定的CpG位置甲基化子DNA链。
DNA甲基化的检测技术
1.基因组甲基化水平的分析方法
高效液相色谱（HPLC）：可用于检测5mC和5hmC，但步骤复杂，耗时，且成本较高。
高效毛细管电泳法（HPCE）：同样可用于检测5mC和5hmC，但存在步骤复杂、耗时、成本较高等问题。
2.候选基因甲基化分析方法
甲基化敏感性限制性内切酶-PCR/Southern法（MSRE-PCR/Southern）：利用甲基化敏感酶（如HpaII）对甲基化位点不切割的特性，通过片段大小分析判断甲基化状态。
重亚硫酸盐测序法（Bisulphite Sequencing）：亚硫酸盐处理使未甲基化C转变为U，而5mC保持不变，经测序对比即可绘制甲基化图谱，全基因组甲基化测序（WGBS）便是基于这一原理，堪称甲基化检测的“黄金标准”。
甲基化特异性的PCR（MS-PCR）：基于DNA经亚硫酸氢钠处理后，所有未甲基化的胞嘧啶发生脱氨基变为尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶则不会发生这种改变，研究人员在这种碱基改变的基础上，设计针对非甲基化和甲基化序列的引物并进行聚合酶链反应（PCR）扩增，最后通过琼脂糖凝胶电泳分析，确定与引物互补的DNA序列的甲基化状态。该方法适于中大量样本的DNA片段，具有灵敏度高、方便快捷的优点，是常用的甲基化检测方法。
3.甲基化荧光法：可用于DNA甲基化相关实验测定，灵敏度高，特异性好，操作步骤简易、快速。
焦磷酸测序（Pyrosequencing）：是一种通过合成方法进行序列分析的方法，它通过核苷酸和模板结合后释放的焦磷酸引发酶级联反应，促使荧光素发光并进行检测。能够快速地检测甲基化的频率，对样品中的甲基化位点进行定性及定量检测，为甲基化研究提供了新的途径。
结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法（COBRA）：可用于检测DNA甲基化水平。
4.基因组范围的DNA甲基化模式与甲基化谱方法
限制性标记基因组扫描（RLGS）：可用于研究DNA甲基化模式。
甲基化间区位点扩增（AIMS）：有助于分析基因组范围的DNA甲基化情况。
甲基化CpG岛扩增（MCA）：可对甲基化CpG岛进行扩增分析。
差异甲基化杂交（DMH）：用于检测不同样本间的差异甲基化区域。
由连接子介导PCR出的HpaII小片段富集分析：可富集甲基化相关的小片段进行分析。
5.甲基化DNA免疫沉淀法：MeDIP利用5mC特异性抗体“钓取”甲基化片段，MBDCap则通过甲基结合蛋白富集高CpG密度的甲基化区域，如同用“分子磁铁”分离目标DNA。
