Metilacija DNA je biološki proces kojim se metilna skupina, koja je organska funkcionalna skupina s formulom CH3, dodaje nukleotidu DNA. DNK, ili deoksiribonukleinska kiselina, važna je nukleinska kiselina koja pohranjuje genetske informacije za bilo koji organizam. Sastoji se od četiri različite molekule poznate kao nukleotidi; oni se nazivaju adenin, citozin, guanin i timin. Metilacijom DNA, metilna skupina može se vezati na atom ugljika na citozinu ili na atom dušika na adeninu. Dodavanje metilne skupine ovim nukleotidima može poslužiti mnogim važnim biološkim svrhama, kao što je suzbijanje potencijalno štetnih virusnih genetskih informacija koje su prisutne u ljudskom genomu.
DNA u mnogim različitim vrstama organizama može biti podvrgnuta metilaciji DNK, iako ne mora uvijek služiti istoj funkciji. U biljkama, na primjer, znanstvenici vjeruju da se metilacija događa kako bi se deaktivirali geni koji bi inače mogli uzrokovati štetne mutacije. Kod gljiva se ovaj proces koristi za umjereno i kontroliranje ekspresije određenih gena na temelju određenih uvjeta koji utječu na gljivu. Metilacija u sisavaca na sličan način umiruje i inhibira ekspresiju određenih gena; osim toga, on je uključen u proizvodnju kromatina, protein-DNA kompleksa koji čini strukturu kromosoma.
Različiti enzimi ili proteini koji kataliziraju biokemijske reakcije potrebni su kako bi se metilna skupina vezala na nukleotide DNA. Specifična obitelj enzima potrebnih za metilaciju DNA poznata je kao DNA metiltransferaza. Metilacija DNA ima tendenciju da slijedi obrazac; nakon što je nukleotid metiliran, kopije tog nukleotida također će biti metilirane nakon replikacije DNA koja se normalno događa tijekom diobe stanice. De novo metiltransferaze su odgovorne za početnu metilaciju koja se događa tijekom ranog razvoja. Održavajuće metiltransferaze dodaju metilne skupine nukleotidima koji nastaju replikacijom DNA; osiguravaju da su kopije metilirane DNK također metilirane.
Znanstvenici koriste mnoge različite metode za otkrivanje metilacije DNA u uzorcima DNK. Takve se metode mogu koristiti za određivanje metilacije danog lanca DNA i za određivanje na koje specifične gene utječe metilacija. Dva glavna cilja različitih tehnika analize metilacije DNA su profiliranje i tipizacija. Profiliranje je usmjereno na karakterizaciju metilacije cijelog genoma ili slično velikog genetskog uzorka. Tipizacija je usmjerena na ispitivanje metilacije nekoliko gena ili segmenata DNK u mnogim uzorcima kako bi se osigurala točnost i otkrile razlike u različitim uzorcima.