在甲基轉移酶的催化下，DNA的CG兩個核苷酸的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，這常見於基因的5'-CG-3'序列。大多數脊椎動物基因組DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，主要集中在基因5'端的非編碼區，並成簇存在。甲基化位點可隨DNA的復制而遺傳，因為DNA復制後，甲基化酶可將新合成的未甲基化的位點進行甲基化。DNA的甲基化可引起基因的失活，DNA甲基化導致某些區域DNA構象變化，從而影響了蛋白質與DNA的相互作用，甲基化達到壹定程度時會發生從常規的B-DNA向Z-DNA的過渡，由於Z-DNA結構收縮，螺旋加深，使許多蛋白質因子賴以結合的原件縮入大溝而不利於轉錄的起始，導致基因失活。另外，序列特異性甲基化結合蛋白（MBD/MeCP）可與啟動子區的甲基化CpG島結合，阻止轉錄因子與啟動子作用，從而阻抑基因轉錄過程。