Unter Methylierung versteht man das Anhängen einer Methylgruppe an ein Cytosin-Molekül des DNA-Doppelstrangs; bevorzugt werden hierbei Cytosin-Moleküle mit benachbarten Guanin-Molekülen. Der Prozess erfolgt durch eine Methyltransferase und wird vor allem an Genanfängen durchgeführt. Die Methylierung verhindert das Abschreiben des Gens durch die RNA-Polymerase.
Bei Säugetieren unterscheidet man zwei Arten der Methylierung: Die Erhaltungs- und die Neu-Methylierung.
Unter Erhaltungs-Methylierung versteht man die, nach der Replikation erfolgende, Übertragung der Methylierungsmuster der Elterngeneration auf die Tochtergeneration. Dies ist notwendig, um die Steuerung der Genregulation bei der Tochtergeneration beizubehalten. Der Vorgang erfolgt durch die Methyltransferase DNMT1.
Bei der Neu-Methylierung werden Bereiche, welche normalerweise nicht methyliert werden, durch die Methyltransferasen DNMT3a und DNMT3b methyliert. Dies erfolgt vor allem im frühen Stadium der Embryonalentwicklung. Die Methylierung ist demnach eine Benachteiligung der Transkription. Sie dient aber auch der Regulation und vermutlich ist Methylierte DNA für die Beobachtungen der Epigenetik verantwortlich