La metilazione del DNA è un processo post-replicativo. Tra le modificazioni riguardanti il DNA, la metilazione è fondamentalmente decisa durante lo sviluppo. La metilazione del DNA è quindi uno dei meccanismi correlati con il differenziamento cellulare, tramite l’inibizione dell’espressione genica a livello trascrizionale. E’ essenziale per il normale sviluppo dei mammiferi, è associata all’imprinting genomico, all’inattivazione trascrizionale del cromosoma X, all’invecchiamento ed ha un ruolo nello sviluppo di eventi patologici, come la tumorogenesi. La metilazione del DNA è una modificazione epigenetica post-sintetica che, con il trasferimento di un gruppo metilico dalla S-adenosylmetionina all’atomo di C in posizione 5 dell’anello della Citosina, introduce la 5mC come nuova base nel DNA.
Le CpG islands contengono dinucleotidi CpG con una frequenza matematicamente predeterminata. Le CpG islands sono circa 30.000 generalmente localizzate all'estremità 5’ della regione promotore di geni housekeeping, qualche volta sovrapponendosi alla regione codificante per una estensione variabile (di solito il primo esone). La frequenza con cui i dinucleotidi CpG sono presenti nel genoma è inferiore alle aspettative, fuorché per le regioni CpG islands. Questo è il risultato di un meccanismo evolutivo legato alla presenza di una spontanea attività deaminasica nel nucleo. Questa reazione enzimatica trasforma la Citosina metilata in timina e quella non metilata in Uracile. Controlli seguenti e meccanismi di riparazione riconoscono l‘Uracile come base estranea del DNA e perciò la sostituiscono, mentre questa sostituzione non avviene per la Timina, base comune nel DNA. La maggior parte delle CpG non sono metilate nella cellula normale indipendentemente dallo stato trascrizionale del gene, mentre durante lo sviluppo del tumore, le CpGs al di fuori delle CpG islands divengono ipometilate, e le CpG islands nella regione del promotore dei geni oncosoppressori divengono ipermetilate. Questa ipermetilazione è associata alla condensazione della cromatina ed alla perdita di trascrizione. I dati più recenti indicano che gli eventi epigenetici e genetici interagiscono tra loro per aiutare lo sviluppo progressivo del tumore.
