Epigenetische Mechanismen spielen eine wesentliche Rolle für eine gesunde Entwicklung. Umgekehrt sind genau regulierte epigenetische Mechanismen in Krankheiten wie Krebs beeinträchtigt.
Weibliche Säugetiere haben meistens zwei X-Chromosomen (XX), während männliche ein X- und ein Y-Chromosom (XY) besitzen. Das X-Chromosom enthält deutlich mehr Gene als das Y-Chromosom. Um eine exzessive Genexpression von den X-Chromosomen bei weiblichen Säugetieren zu verhindern, wird daher eines der beiden X-Chromosome zufällig in der frühen Entwicklung stillgelegt. Dieser Prozess wird X-Chromosom-Inaktivierung genannt und ist durch DNA-Methylierung reguliert. Wissenschaftler fanden, dass die Promotoren der Gene auf dem inaktiven X-Chromosom mehr methyliert sind als die des aktiven Gegenstücks. Die DNA-Methylierung verhindert die Bindung der Transkriptionsmaschinerie an den Promotor und blockiert damit die Transkription.
Eine abnormale DNA-Methylierung spielt eine große Rolle bei Krebs. Die Promotorregion der meisten Gene enthält Abschnitte von Cytosin -und Guanin-Nukleotiden, die durch eine Phosphatgruppe verbunden sind. Diese Regionen werden als CpG-Inseln bezeichnet. In gesunden Zellen sind die CpG-Inseln nicht methyliert. In Krebszellen hingegen werden die CpG-Inseln in den Promotoren von Tumorsuppressoren oder Zellzyklusregulatoren übermäßig methyliert. Diese Methylierung schaltet die Expression dieser Gene aus, so dass sich die Krebszellen schnell und unkontrolliert teilen können.
