Sitio CpG: Diferenzas entre revisións

Os '''sitios CpG''' ou '''sitios CG''' son rexións do [[ADN]] nas que un [[nucleótido]] de [[citosina]] vai seguido dun nucleótido de [[guanina]] na [[secuencia de ADN|secuencia]] linear de [[par de bases|bases]] en [[Direccionalidade (bioloxía molecular)|dirección 5' → 3']]. Os sitios CpG aparecen con altas frecuencias en rexións xenómicas chamadas '''illas CpG''' (ou '''illas CG'''). As citosinas dos dinucleótidos CpG poden ser [[metilación do ADN|metiladas]] para formar [[5-metilcitosina]]s. Os [[enzima]]s que engaden estes grupos [[metilo]] denomínanse [[ADN metiltransferase]]s. En mamíferos, do 70% ao 80% das citosinas dos sitios CpG están metiladas.<ref name="Jabbari2004">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Jabbari K, Bernardi G |title=Cytosine methylation and CpG, TpG (CpA) and TpA frequencies |journal=Gene |volume=333 |issue= |pages=143–9 |date=May 2004 |pmid=15177689 |doi=10.1016/j.gene.2004.02.043 |url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378111904000836}}</ref> Metilar citosinas nun [[xene]] pode cambiar a súa [[expresión xénica|expresión]] e é un mecanismo que forma parte dun amplo eido da bioloxía que estuda a [[regulación da expresión xénica|regulación]] denominado [[epixenética]].

Os dinucleótidos CpG aparecen con moita menos frecuencia na secuencia dos xenomas de vertebrados do que sería de esperar por pura probabilidade. Por exemplo, no [[xenoma humano]], que ten un 42% de [[contido GC]],<ref name="Lander2001">{{CiteCita journalpublicación periódica|last=Lander|first=Eric S.|last2=Linton|first2=Lauren M.|last3=Birren|first3=Bruce|last4=Nusbaum|first4=Chad|last5=Zody|first5=Michael C.|last6=Baldwin|first6=Jennifer|last7=Devon|first7=Keri|last8=Dewar|first8=Ken|last9=Doyle|first9=Michael|date=15 February 2001|title=Initial sequencing and analysis of the human genome|journal=Nature|language=En|volume=409|issue=6822|pages=860–921|doi=10.1038/35057062|pmid=11237011|issn=1476-4687}}</ref> esperaríase que aparecese un par de [[nucleótido]]s consistente en citosina seguida de guanina nun 0,21 × 0,21 = 4,41%, pero a frecuencia observada de CpG nos xenomas humanos é de 0,98%, menos da cuarta parte do que se agardaba.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=stevens M, Cheng J, Li D, Xi M, Hong C, Maire C, Ligon K, Hirst M, Marra M, Costello J, Wang T |title=Estimating absolute methylation levels at single-CpG resolution from methylation enrichment and restriction enzyme sequencing methods |journal=Genome Research |volume=23 |issue=9 |pages=1541–1553 |year=2013 |pmid=23804401 |doi=10.1101/gr.152231.112 |pmc=3759729}}</ref> Esta infrarrepresentación de CpG é unha consecuencia da alta [[taxa de mutación]] que presentan os sitios CpG metilados: mentres que a [[desaminación]] espontánea da citosina orixina [[uracilo]], o cal é unha base estraña (no [[ADN]]) que é rapidamente substituída por unha citosina polo mecanismo de [[reparación por escisión de bases]]; a desaminación dunha citosina metilada orixina unha [[timina]], e as bases G:T resultantes discordantes (o normal é G:C ou A:T) son a miúdo resoltas indebidamente durante a reparación como A:T. A taxa de [[transición (xenética)|transcición]] de C a T nos sitos CpG metilados é ~10 veces maior que nos sitios non metilados.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica|vauthors=Hwang DG, [[Philip Palmer Green|Green P]]|title=Bayesian Markov chain Monte Carlo sequence analysis reveals varying neutral substitution patterns in mammalian evolution. |journal=Proc Natl Acad Sci U S A |volume=101 | issue=39 |pages=13994–4001 |year=2004 |pmid= 15292512 |doi=10.1073/pnas.0404142101 |pmc=521089}}</ref><ref>{{citeCita journalpublicación periódica|vauthors=Walsh CP, Xu GL |title=Cytosine methylation and DNA repair. |journal=Curr Top Microbiol Immunol. |volume=301 |pages=283–315 |year=2006 |pmid=16570853}}</ref><ref>{{citeCita journalpublicación periódica|vauthors=[[Norman Arnheim|Arnheim N]], Calabrese P |title=Understanding what determines the frequency and pattern of human germline mutations. |journal=Nat Rev Genet |volume=10 | issue=7 |pages=478–488 |year=2009 |pmid= 19488047 |doi=10.1038/nrg2529 |pmc=2744436}}</ref><ref>{{citeCita journalpublicación periódica|vauthors=Ségurel L, Wyman MJ, Przeworski M |title=Understanding what determines the frequency and pattern of human germline mutations. |journal=Annu Rev Genom Hum Genet |volume=15 |pages=47–70 |year=2014 |pmid= 25000986 |doi=10.1146/annurev-genom-031714-125740}}</ref>

Os dinucleótidos CpG aparecen frecuentemente nas chamadas illas CpG (ver definición de illa CpG máis abaixo). No [[xenoma humano]] hai 28&nbsp;890 illas CpG, (que son 50&nbsp;267 se incluínos as illas CpG que aparecen en secuencias repetidas).<ref name="pmid11237011">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, Devon K, Dewar K, Doyle M, FitzHugh W, Funke R, Gage D, Harris K, Heaford A, Howland J, Kann L, Lehoczky J, LeVine R, McEwan P, McKernan K, Meldrim J, Mesirov JP, Miranda C, Morris W, Naylor J, Raymond C, Rosetti M, Santos R, Sheridan A, Sougnez C, Stange-Thomann Y, Stojanovic N, Subramanian A, Wyman D, Rogers J, Sulston J, Ainscough R, Beck S, Bentley D, Burton J, Clee C, Carter N, Coulson A, Deadman R, Deloukas P, Dunham A, Dunham I, Durbin R, French L, Grafham D, Gregory S, Hubbard T, Humphray S, Hunt A, Jones M, Lloyd C, McMurray A, Matthews L, Mercer S, Milne S, Mullikin JC, Mungall A, Plumb R, Ross M, Shownkeen R, Sims S, Waterston RH, Wilson RK, Hillier LW, McPherson JD, Marra MA, Mardis ER, Fulton LA, Chinwalla AT, Pepin KH, Gish WR, Chissoe SL, Wendl MC, Delehaunty KD, Miner TL, Delehaunty A, Kramer JB, Cook LL, Fulton RS, Johnson DL, Minx PJ, Clifton SW, Hawkins T, Branscomb E, Predki P, Richardson P, Wenning S, Slezak T, Doggett N, Cheng JF, Olsen A, Lucas S, Elkin C, Uberbacher E, Frazier M, Gibbs RA, Muzny DM, Scherer SE, Bouck JB, Sodergren EJ, Worley KC, Rives CM, Gorrell JH, Metzker ML, Naylor SL, Kucherlapati RS, Nelson DL, Weinstock GM, Sakaki Y, Fujiyama A, Hattori M, Yada T, Toyoda A, Itoh T, Kawagoe C, Watanabe H, Totoki Y, Taylor T, Weissenbach J, Heilig R, Saurin W, Artiguenave F, Brottier P, Bruls T, Pelletier E, Robert C, Wincker P, Smith DR, Doucette-Stamm L, Rubenfield M, Weinstock K, Lee HM, Dubois J, Rosenthal A, Platzer M, Nyakatura G, Taudien S, Rump A, Yang H, Yu J, Wang J, Huang G, Gu J, Hood L, Rowen L, Madan A, Qin S, Davis RW, Federspiel NA, Abola AP, Proctor MJ, Myers RM, Schmutz J, Dickson M, Grimwood J, Cox DR, Olson MV, Kaul R, Raymond C, Shimizu N, Kawasaki K, Minoshima S, Evans GA, Athanasiou M, Schultz R, Roe BA, Chen F, Pan H, Ramser J, Lehrach H, Reinhardt R, McCombie WR, de la Bastide M, Dedhia N, Blöcker H, Hornischer K, Nordsiek G, Agarwala R, Aravind L, Bailey JA, Bateman A, Batzoglou S, Birney E, Bork P, Brown DG, Burge CB, Cerutti L, Chen HC, Church D, Clamp M, Copley RR, Doerks T, Eddy SR, Eichler EE, Furey TS, Galagan J, Gilbert JG, Harmon C, Hayashizaki Y, Haussler D, Hermjakob H, Hokamp K, Jang W, Johnson LS, Jones TA, Kasif S, Kaspryzk A, Kennedy S, Kent WJ, Kitts P, Koonin EV, Korf I, Kulp D, Lancet D, Lowe TM, McLysaght A, Mikkelsen T, Moran JV, Mulder N, Pollara VJ, Ponting CP, Schuler G, Schultz J, Slater G, Smit AF, Stupka E, Szustakowki J, Thierry-Mieg D, Thierry-Mieg J, Wagner L, Wallis J, Wheeler R, Williams A, Wolf YI, Wolfe KH, Yang SP, Yeh RF, Collins F, Guyer MS, Peterson J, Felsenfeld A, Wetterstrand KA, Patrinos A, Morgan MJ, de Jong P, Catanese JJ, Osoegawa K, Shizuya H, Choi S, Chen YJ, Szustakowki J |title=Initial sequencing and analysis of the human genome |journal=Nature |volume=409 |issue=6822 |pages=860–921 |date=February 2001 |pmid=11237011 |doi=10.1038/35057062 |url=}}</ref> Isto está de acordo coas 28&nbsp;519 illas CpG atopadas por Venter et al.,<ref name="pmid11181995">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ, Sutton GG, Smith HO, Yandell M, Evans CA, Holt RA, Gocayne JD, Amanatides P, Ballew RM, Huson DH, Wortman JR, Zhang Q, Kodira CD, Zheng XH, Chen L, Skupski M, Subramanian G, Thomas PD, Zhang J, Gabor Miklos GL, Nelson C, Broder S, Clark AG, Nadeau J, McKusick VA, Zinder N, Levine AJ, Roberts RJ, Simon M, Slayman C, Hunkapiller M, Bolanos R, Delcher A, Dew I, Fasulo D, Flanigan M, Florea L, Halpern A, Hannenhalli S, Kravitz S, Levy S, Mobarry C, Reinert K, Remington K, Abu-Threideh J, Beasley E, Biddick K, Bonazzi V, Brandon R, Cargill M, Chandramouliswaran I, Charlab R, Chaturvedi K, Deng Z, Di Francesco V, Dunn P, Eilbeck K, Evangelista C, Gabrielian AE, Gan W, Ge W, Gong F, Gu Z, Guan P, Heiman TJ, Higgins ME, Ji RR, Ke Z, Ketchum KA, Lai Z, Lei Y, Li Z, Li J, Liang Y, Lin X, Lu F, Merkulov GV, Milshina N, Moore HM, Naik AK, Narayan VA, Neelam B, Nusskern D, Rusch DB, Salzberg S, Shao W, Shue B, Sun J, Wang Z, Wang A, Wang X, Wang J, Wei M, Wides R, Xiao C, Yan C, Yao A, Ye J, Zhan M, Zhang W, Zhang H, Zhao Q, Zheng L, Zhong F, Zhong W, Zhu S, Zhao S, Gilbert D, Baumhueter S, Spier G, Carter C, Cravchik A, Woodage T, Ali F, An H, Awe A, Baldwin D, Baden H, Barnstead M, Barrow I, Beeson K, Busam D, Carver A, Center A, Cheng ML, Curry L, Danaher S, Davenport L, Desilets R, Dietz S, Dodson K, Doup L, Ferriera S, Garg N, Gluecksmann A, Hart B, Haynes J, Haynes C, Heiner C, Hladun S, Hostin D, Houck J, Howland T, Ibegwam C, Johnson J, Kalush F, Kline L, Koduru S, Love A, Mann F, May D, McCawley S, McIntosh T, McMullen I, Moy M, Moy L, Murphy B, Nelson K, Pfannkoch C, Pratts E, Puri V, Qureshi H, Reardon M, Rodriguez R, Rogers YH, Romblad D, Ruhfel B, Scott R, Sitter C, Smallwood M, Stewart E, Strong R, Suh E, Thomas R, Tint NN, Tse S, Vech C, Wang G, Wetter J, Williams S, Williams M, Windsor S, Winn-Deen E, Wolfe K, Zaveri J, Zaveri K, Abril JF, Guigó R, Campbell MJ, Sjolander KV, Karlak B, Kejariwal A, Mi H, Lazareva B, Hatton T, Narechania A, Diemer K, Muruganujan A, Guo N, Sato S, Bafna V, Istrail S, Lippert R, Schwartz R, Walenz B, Yooseph S, Allen D, Basu A, Baxendale J, Blick L, Caminha M, Carnes-Stine J, Caulk P, Chiang YH, Coyne M, Dahlke C, Mays A, Dombroski M, Donnelly M, Ely D, Esparham S, Fosler C, Gire H, Glanowski S, Glasser K, Glodek A, Gorokhov M, Graham K, Gropman B, Harris M, Heil J, Henderson S, Hoover J, Jennings D, Jordan C, Jordan J, Kasha J, Kagan L, Kraft C, Levitsky A, Lewis M, Liu X, Lopez J, Ma D, Majoros W, McDaniel J, Murphy S, Newman M, Nguyen T, Nguyen N, Nodell M, Pan S, Peck J, Peterson M, Rowe W, Sanders R, Scott J, Simpson M, Smith T, Sprague A, Stockwell T, Turner R, Venter E, Wang M, Wen M, Wu D, Wu M, Xia A, Zandieh A, Zhu X |title=The sequence of the human genome |journal=Science |volume=291 |issue=5507 |pages=1304–51 |date=February 2001 |pmid=11181995 |doi=10.1126/science.1058040 |url=}}</ref> xa que a secuencia xenómica de Venter et al.non inclúe os interiores de elementos repetitivos altamente similares e as rexións repetidas extremadamente densas preto dos [[centrómero]]s.<ref name="pmid11904395">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Myers EW, Sutton GG, Smith HO, Adams MD, Venter JC |title=On the sequencing and assembly of the human genome |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=99 |issue=7 |pages=4145–6 |date=April 2002 |pmid=11904395 |pmc=123615 |doi=10.1073/pnas.092136699 |url=}}</ref> Como as illas CpG conteñen múltiples secuencias de dinucleótidos CpG, parece que hai máis de 20 millóns de dinucleótidos CpG no xenoma humano.

:<math>(\text{número de }C * \text{número de }G) / \text{lonxitude da secuencia}</math><ref name="Gardiner-Garden1987">{{CiteCita journalpublicación periódica| volume = 196| issue = 2| pages = 261–282| vauthors = Gardiner-Garden M, Frommer M| title = CpG islands in vertebrate genomes| journal = Journal of Molecular Biology| date = 1987| url = http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022283687906899 | doi= 10.1016/0022-2836(87)90689-9| pmid=3656447}}</ref>

Moitos xenes nos xenomas de mamíferos teñen illas CpG asociadas co comezo dun xene<ref>{{citeCita booklibro |title=Genetics: Analysis of Genes and Genomes |vauthors=Hartl DL, Jones EW |page=477 |edition=6th |year=2005 |publisher=Jones & Bartlett, Canada |location=Missisauga |isbn=978-0-7637-1511-3}}</ref> (as [[Promotor (xenética)|rexións promotoras]]). Debido a isto, a presenza dunha illa CpG utilízase para axudar á predición e anotación de xenes.

Nos xenomas de mamíferos, as illas CpG son normalmente de entre 300 e 3&nbsp;000 pares de bases de lonxitude, e atopáronse en aproximadamente o 40% dos [[promotor (xenética)|promotores]] dos xenes de mamíferos.<ref name="Fatemi2005">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Fatemi M, Pao MM, Jeong S, Gal-Yam EN, Egger G, Weisenberger DJ, Jones PA |title=Footprinting of mammalian promoters: use of a CpG DNA methyltransferase revealing nucleosome positions at a single molecule level |journal=Nucleic Acids Res |volume=33 |issue=20 |pages=e176 |year=2005 |pmid=16314307 |pmc=1292996 |doi=10.1093/nar/gni180}}</ref> Un 70% dos promotores humanos teñen unha alta concentración de CpG. Dada a frecuencia de secuencias de dous nucleótidos GC, o número de dinucleótidos CpG é moito menor do esperado.<ref name="Saxonov2006">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Saxonov S, Berg P, Brutlag DL |title=A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=103 |issue=5 |pages=1412–1417 |year=2006 |pmid=16432200 |pmc=1345710 |doi=10.1073/pnas.0510310103}}</ref>

Un estudo de 2002 revisou as regras da predición de illas CpG para excluír outras secuencias xenómicas ricas en GC como as [[secuencia Alu|repeticións ''Alu'']]. Baseándose nunha ampla investigación sobre a secuencia completa dos cromosomas humanos [[cromosoma 21|21]] e [[cromosoma 22|22]], as rexións do ADN maiores de 500 pares de bases son as que máis probablemente son "verdadeiras" illas CpG asociadas coas rexións 5' dos xenes se teñen un contido GC maior do 55% e unha razón observado-esperado de CpG do 65%.<ref name="Takai2002">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Takai D, Jones PA |title=Comprehensive analysis of CpG islands in human chromosomes 21 and 22. |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=99 |issue=6 |pages=3740–5 |year=2002 |pmid=11891299 |url=http://www.pnas.org/cgi/content/full/99/6/3740 |doi=10.1073/pnas.052410099 |pmc=122594}}</ref>

As illas CpG caracterízanse por un contido de dinucleótidos CpG de polo menos o 60% do que se esperaría estatisticamente (~4–6%), mentres que o resto do xenoma ten unha frecuencia de CpG moi inferior (~1%), un fenómeno chamado [[supresión CG]]. A diferenza dos sitios CpG na [[rexión codificante]] dun xene, na maioría dos exemplos de sitios CpG en illas CpG os promotores non están metilados se son xenes que se expresan. Esta observación levou a especular que a [[metilación]] dos sitios CpG no promotor dun xene pode inhibir a [[expresión xénica]]. A metilación, xunto coas modificacións de [[histona]]s, son fundamentais na [[impronta xenética]].<ref name="Feil2007">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Feil R, Berger F |title=Convergent evolution of genomic imprinting in plants and mammals |journal=Trends Genet |volume=23 |issue=4 |pages=192–199 |year=2007 |pmid=17316885 |doi=10.1016/j.tig.2007.02.004}}</ref> A maioría das diferenzas de metilación entre tecidos ou entre mostras normais e cancerosas de tecidos, aparecen a unha curta distancia das illas CpG (nas chamadas "costas das illas CpG") en vez de nas illas propiamente ditas.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica | vauthors=Irizarry RA, Ladd-Acosta C, Wen B, Wu Z, Montano C, Onyango P, Cui H, Gabo K, Rongione M, Webster M, Ji H, Potash JB, Sabunciyan S, Feinberg AP | title=The human colon cancer methylome shows similar hypo- and hypermethylation at conserved tissue-specific CpG island shores | journal=[[Nature Genetics]] | volume=41 | issue=2 | year=2009 | pages=178–186 | id= | pmid=19151715 | pmc=2729128 | doi=10.1038/ng.298}}</ref>

As illas CpG adoitan aparecer en ou preto do sitio de inicio de transcrición dos xenes, especialmente os [[xene de mantemento|xenes de mantemento]] (''housekeeping genes''), en vertebrados.<ref name="Saxonov2006"/> Unha base C (citosina) seguida inmediatamente dunha base G (guanina), é dicir un CpG, é rara no ADN de vertebrados porque as citosinas en dita disposición adoitan estar metiladas. Esta metilación axuda a distinguir a febra de ADN de nova síntese da febra parental, o que facilita as fases finais da [[corrección de probas (bioloxía)|corrección de probas]] do ADN despois da duplicación. Porén, co tempo as citosinas metiladas tenden a transformase en [[timina]]s debido á [[desaminación]] espontánea. Existe un [[enzima]] especial en humanos, a [[timina-ADN glicosilase]] ou TDG, que substitue especificamente as T situadas en discordancias T/G. Porén, debido á rareza dos CpGs, teorízase que non é dabondo efectivo para impedir unha posible mutación rápida dos dinucleótidos. A existencia de illas CpG explícase xeralmente pol existencia de forzas selectivas de contido CpG relativamente alto ou baixos niveis de metilación nesa área xenómica, o que quizais ten que ver coa [[regulación da expresión xénica]]. Recentemente, un estudo mostrou que maioría das illas CpG son o resultado de forzas non selectivas.<ref name="Tanay2011">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors= Cohen N, Kenigsberg E, Tanay A|title=Primate CpG Islands Are Maintained by Heterogeneous Evolutionary Regimes Involving Minimal Selection |journal=Cell |volume=145 |issue=5 |pages=773–786 |year=2011 |pmid=21620139 |doi=10.1016/j.cell.2011.04.024}}</ref>

En humanos, un 70% dos promotores localizados preto do sitio de inicio da [[Transcrición (xenética)|transcrición]] dun xene (promotores proximais) conteñen unha illa CpG.<ref name="pmid16432200">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Saxonov S, Berg P, Brutlag DL |title=A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=103 |issue=5 |pages=1412–7 |year=2006 |pmid=16432200 |pmc=1345710 |doi=10.1073/pnas.0510310103 |url=}}</ref><ref name="pmid21576262">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Deaton AM, Bird A |title=CpG islands and the regulation of transcription |journal=Genes Dev. |volume=25 |issue=10 |pages=1010–22 |year=2011 |pmid=21576262 |pmc=3093116 |doi=10.1101/gad.2037511 |url=}}</ref>

Os elementos [[promotor distal|promotores distais]] tamén conteñen frecuentemente illas CpG. Un exemplo é o xene para a reparación do ADN ''[[ERCC1]]'', no que o elemento que contén a illa CpG está localizado a uns 5&nbsp;400 nucleótidos augas arriba do sitio de inicio da transcrición do xene ''ERCC1''.<ref name="pmid19626585">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Chen HY, Shao CJ, Chen FR, Kwan AL, Chen ZP |title=Role of ERCC1 promoter hypermethylation in drug resistance to cisplatin in human gliomas |journal=Int. J. Cancer |volume=126 |issue=8 |pages=1944–54 |year=2010 |pmid=19626585 |doi=10.1002/ijc.24772 |url=}}</ref> As illas CpG tamén aparecen frecuentemente en promoteres para [[ADN non codificante#ARN funcional non codificante|ARNs non codificantes funcionais]] como os [[microARN]]s.<ref name="pmid27573897">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Kaur S, Lotsari-Salomaa JE, Seppänen-Kaijansinkko R, Peltomäki P |title=MicroRNA Methylation in Colorectal Cancer |journal=Adv. Exp. Med. Biol. |volume=937 |issue= |pages=109–22 |year=2016 |pmid=27573897 |doi=10.1007/978-3-319-42059-2_6 |url=|series=Advances in Experimental Medicine and Biology |isbn=978-3-319-42057-8 }}</ref>

Nos humanos a metilación do ADN ocorre na posición 5 do anel de [[pirimidina]] dos residuos de citosina dentro dos sitios CpG para formar [[5-metilcitosina]]s. A presenza de sitios CpG metilados múltiples en illas CpG de promotores causa o silenciamento estable de xenes.<ref name=Bird>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Bird A |title=DNA methylation patterns and epigenetic memory |journal=Genes Dev. |volume=16 |issue=1 |pages=6–21 |year=2002 |pmid=11782440 |doi=10.1101/gad.947102 |url=}}</ref> O silenciamento dun xene pode ser iniciado por outros mecanismos, pero isto adoita ir seguido da metilación dos sitios CpG na illa CpG promotora para causar o silenciamento estable do xene.<ref name=Bird />

En cancros a perda de expresión de xenes ocorre unhas 10 veces máis frecuentemente por hipermetilación de illas CpG do promotor que por mutacións. Como indicaron Vogelstein et al., nun cancro colorrectal adoita haber de 3 a 6 mutacións [[Evolución somática no cancro|''driver'']] (que lle dan vantaxe ao clon) e de 33 a 66 mutacións [[autostop xenético|autostop]] ou pasaxeiro (que non dan vantaxe pero están asociadas coas ''driver'').<ref name="pmid23539594">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE, Zhou S, Diaz LA, Kinzler KW |title=Cancer genome landscapes |journal=Science |volume=339 |issue=6127 |pages=1546–58 |year=2013 |pmid=23539594 |pmc=3749880 |doi=10.1126/science.1235122 |url=}}</ref> En contraste, nun estudo de tumores de colon comparados con [[mucosa]] do [[colon]] adxacente aparentemente normal, 1&nbsp;734 illas CpG estaban fortemente metiladas en tumores, mentes que estas illas CpG non estaban metiladas na mucosa adxacente.<ref name=Illingworth>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Illingworth RS, Gruenewald-Schneider U, Webb S, Kerr AR, James KD, Turner DJ, Smith C, Harrison DJ, Andrews R, Bird AP |title=Orphan CpG islands identify numerous conserved promoters in the mammalian genome |journal=PLoS Genet. |volume=6 |issue=9 |pages=e1001134 |year=2010 |pmid=20885785 |pmc=2944787 |doi=10.1371/journal.pgen.1001134 |url=}}</ref> A metade das illas CpG estaban en promotores de xenes codificantes de proteínas anotados,<ref name=Illingworth /> o que suxire que uns 867 xenes nun tumor de colon perderon a súa expresión debido á metilación das illas CpG. Un estudo separado encontrou unha media de 1&nbsp;549 rexións metiladas diferencialmente (hipermetiladas ou hipometiladas) nos xenomas de seis cancros de colon (comparadas coa mucosa adxacente), dos cales 629 estaban en rexións promotoras de xenes coñecidas.<ref name="pmid27493446">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Wei J, Li G, Dang S, Zhou Y, Zeng K, Liu M |title=Discovery and Validation of Hypermethylated Markers for Colorectal Cancer |journal=Dis. Markers |volume=2016 |issue= |pages=1–7 |year=2016 |pmid=27493446 |pmc=4963574 |doi=10.1155/2016/2192853 |url=}}</ref> Un terceiro estudo atopou máis de 2&nbsp;000 xenes metilados diferencialmente entre cancros de colon e a mucosa adxacente. Usando a [[análise de enriquecemento de conxuntos de xenes]], 569 dun total de 938 conxuntos de xenes estaban hipermetilados e 369 estaban hipometilados en cancros.<ref name="pmid23096130">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Beggs AD, Jones A, El-Bahrawy M, El-Bahwary M, Abulafi M, Hodgson SV, Tomlinson IP |title=Whole-genome methylation analysis of benign and malignant colorectal tumours |journal=J. Pathol. |volume=229 |issue=5 |pages=697–704 |year=2013 |pmid=23096130 |pmc=3619233 |doi=10.1002/path.4132 |url=}}</ref> A hipometilación de illas CpG en promotores ten como resultado a sobreexpresión dos xenes ou conxuntos de xenes afectados.

Un estudo de 2012<ref name="pmid22389639">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Schnekenburger M, Diederich M |title=Epigenetics Offer New Horizons for Colorectal Cancer Prevention |journal=Curr Colorectal Cancer Rep |volume=8 |issue=1 |pages=66–81 |year=2012 |pmid=22389639 |pmc=3277709 |doi=10.1007/s11888-011-0116-z |url=}}</ref> elaborou unha lista de 147 xenes específicos con promotores hipermetilados asociados co cancro de colon, xunto coa fecuencia coa cal se atopaban estas hipermetilacións en cancros de colon. Polo menos 10 destes xenes tiñan promotores hipermetilados en case o 100% dos cancros de colon. O estudo tamén indicou 11 [[microARN]]s cuxos promotores estaban hipermetilados en cancros de colon con frecuencias entre o 50% e o 100% dos cancros. Os microARNs son pequenos ARNs endóxenos que se aparean con secuencias de [[ARN mensaxeiro|ARNs mensaxeiros]] para dirixir a represión postranscricional. Como media, cada microARN reprime varios centos de xenes diana.<ref name="pmid18955434">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Friedman RC, Farh KK, Burge CB, Bartel DP |title=Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs |journal=Genome Res. |volume=19 |issue=1 |pages=92–105 |year=2009 |pmid=18955434 |pmc=2612969 |doi=10.1101/gr.082701.108 |url=}}</ref> Deste xeito, os microARNs con promotores hipermetilados poden permitir a sobreexpresión de centos ou miles de xenes no cancro.

Os xenes de [[reparación do ADN]] están frecuentemente reprimidos en cancros debido á hipermetilación de illas CpG dentro dos seus promotores. En [[cancro de cabeza e pescozo|carcinomas de célula escamosa de cabeza e pescozo]] polo menos 15 xenes de reparación do ADN teñen frecuentemente promotores hipermetilados; estes xenes son: ''XRCC1, MLH3, PMS1, RAD51B, XRCC3, RAD54B, BRCA1, SHFM1, GEN1, FANCE, FAAP20, SPRTN, SETMAR, HUS1,'' e ''PER1''.<ref name="pmid27683114">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Rieke DT, Ochsenreither S, Klinghammer K, Seiwert TY, Klauschen F, Tinhofer I, Keilholz U |title=Methylation of RAD51B, XRCC3 and other homologous recombination genes is associated with expression of immune checkpoints and an inflammatory signature in squamous cell carcinoma of the head and neck, lung and cervix |journal=Oncotarget |volume= 7|issue= 46|pages= 75379–75393|year=2016 |pmid=27683114 |pmc=5342748 |doi=10.18632/oncotarget.12211 |url=}}</ref> Uns dezasete tipos de cancro son frecuentemente deficientes nun ou máis xenes de reparación do ADN debido á hipermetilación dos seus promotores.<ref>Carol Bernstein and Harris Bernstein (2015). Epigenetic Reduction of DNA Repair in Progression to Cancer, Advances in DNA Repair, Prof. Clark Chen (Ed.), {{ISBN|978-953-51-2209-8}}, InTech, Available from: http://www.intechopen.com/books/advances-in-dna-repair/epigenetic-reduction-of-dna-repair-in-progression-to-cancer</ref><ref name="pmid22956494">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Jin B, Robertson KD |title=DNA methyltransferases, DNA damage repair, and cancer |journal=Adv. Exp. Med. Biol. |volume=754 |issue= |pages=3–29 |year=2013 |pmid=22956494 |pmc=3707278 |doi=10.1007/978-1-4419-9967-2_1 |url=|series=Advances in Experimental Medicine and Biology |isbn=978-1-4419-9966-5 }}</ref> Como exemplo, a hipermetilación do promotor do xene de reparación do ADN ''[[O-6-metilguanina-ADN metiltransferase|MGMT]]'' aparece nun 93% dos cancros de vexiga, no 88% dos cancros de estómago, no 74% dos cancros de tiroide, no 40%-90% dos cancros colorrectais

Por outra parte, os promotores de dous xenes: ''[[PARP1]]'' e ''[[FEN1]]'', estaban hipermetilados e estes xenes sobreexpresábanse en numerosos cancros. O ''PARP1'' e o ''FEN1'' son xenes esenciais na vía de reparación do ADN tendente ao erro chamada [[unión de extremos mediada por microhomoloxía]]. Se esta vía se sobreexpresa o exceso de muacións que causa pode orixinar un cancro. O ''[[PARP1]]'' sobreexprésase en leucemias activadas por tirosina quinase,<ref name="pmid25828893">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Muvarak N, Kelley S, Robert C, Baer MR, Perrotti D, Gambacorti-Passerini C, Civin C, Scheibner K, Rassool FV |title=c-MYC Generates Repair Errors via Increased Transcription of Alternative-NHEJ Factors, LIG3 and PARP1, in Tyrosine Kinase-Activated Leukemias |journal=Mol. Cancer Res. |volume=13 |issue=4 |pages=699–712 |year=2015 |pmid=25828893 |doi=10.1158/1541-7786.MCR-14-0422 |url= |pmc=4398615}}</ref> no neuroblastoma,<ref name="pmid25563294">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Newman EA, Lu F, Bashllari D, Wang L, Opipari AW, Castle VP |title=Alternative NHEJ Pathway Components Are Therapeutic Targets in High-Risk Neuroblastoma |journal=Mol. Cancer Res. |volume=13 |issue=3 |pages=470–82 |year=2015 |pmid=25563294 |doi=10.1158/1541-7786.MCR-14-0337 |url=}}</ref> en tumores testiculares e noutros de [[célula xerminal]],<ref name="pmid23486608">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Mego M, Cierna Z, Svetlovska D, Macak D, Machalekova K, Miskovska V, Chovanec M, Usakova V, Obertova J, Babal P, Mardiak J |title=PARP expression in germ cell tumours |journal=J. Clin. Pathol. |volume=66 |issue=7 |pages=607–12 |year=2013 |pmid=23486608 |doi=10.1136/jclinpath-2012-201088 |url=}}</ref> e no sarcoma de Ewing.<ref name="pmid11956622">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Newman RE, Soldatenkov VA, Dritschilo A, Notario V |title=Poly(ADP-ribose) polymerase turnover alterations do not contribute to PARP overexpression in Ewing's sarcoma cells |journal=Oncol. Rep. |volume=9 |issue=3 |pages=529–32 |year=2002 |pmid=11956622 |doi= 10.3892/or.9.3.529}}</ref> O ''[[FEN1]]'' está sobreexpresado na maioría dos cancros de mama,<ref name=Singh>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Singh P, Yang M, Dai H, Yu D, Huang Q, Tan W, Kernstine KH, Lin D, Shen B |title=Overexpression and hypomethylation of flap endonuclease 1 gene in breast and other cancers |journal=Mol. Cancer Res. |volume=6 |issue=11 |pages=1710–7 |year=2008 |pmid=19010819 |pmc=2948671 |doi=10.1158/1541-7786.MCR-08-0269 |url=|doi-broken-date=2019-03-14 }}</ref> próstata,<ref name="pmid16879693">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Lam JS, Seligson DB, Yu H, Li A, Eeva M, Pantuck AJ, Zeng G, Horvath S, Belldegrun AS |title=Flap endonuclease 1 is overexpressed in prostate cancer and is associated with a high Gleason score |journal=BJU Int. |volume=98 |issue=2 |pages=445–51 |year=2006 |pmid=16879693 |doi=10.1111/j.1464-410X.2006.06224.x |url=}}</ref> estómago,<ref name="pmid15701830">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Kim JM, Sohn HY, Yoon SY, Oh JH, Yang JO, Kim JH, Song KS, Rho SM, Yoo HS, Yoo HS, Kim YS, Kim JG, Kim NS |title=Identification of gastric cancer-related genes using a cDNA microarray containing novel expressed sequence tags expressed in gastric cancer cells |journal=Clin. Cancer Res. |volume=11 |issue=2 Pt 1 |pages=473–82 |year=2005 |pmid=15701830 |doi= |url=}}</ref><ref name="pmid24590400">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Wang K, Xie C, Chen D |title=Flap endonuclease 1 is a promising candidate biomarker in gastric cancer and is involved in cell proliferation and apoptosis |journal=Int. J. Mol. Med. |volume=33 |issue=5 |pages=1268–74 |year=2014 |pmid=24590400 |doi=10.3892/ijmm.2014.1682 |url=}}</ref> neuroblastomas,<ref name="pmid15922863">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Krause A, Combaret V, Iacono I, Lacroix B, Compagnon C, Bergeron C, Valsesia-Wittmann S, Leissner P, Mougin B, Puisieux A |title=Genome-wide analysis of gene expression in neuroblastomas detected by mass screening |journal=Cancer Lett. |volume=225 |issue=1 |pages=111–20 |year=2005 |pmid=15922863 |doi=10.1016/j.canlet.2004.10.035 |url=http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/15/79/17/PDF/Cancer_Letters_2004.pdf}}</ref> cancros pancreáticos,<ref name="pmid12651607">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Iacobuzio-Donahue CA, Maitra A, Olsen M, Lowe AW, van Heek NT, Rosty C, Walter K, Sato N, Parker A, Ashfaq R, Jaffee E, Ryu B, Jones J, Eshleman JR, Yeo CJ, Cameron JL, Kern SE, Hruban RH, Brown PO, Goggins M |title=Exploration of global gene expression patterns in pancreatic adenocarcinoma using cDNA microarrays |journal=Am. J. Pathol. |volume=162 |issue=4 |pages=1151–62 |year=2003 |pmid=12651607 |pmc=1851213 |doi=10.1016/S0002-9440(10)63911-9 |url=}}</ref> e pulmonares.<ref name="pmid19596913">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Nikolova T, Christmann M, Kaina B |title=FEN1 is overexpressed in testis, lung and brain tumors |journal=Anticancer Res. |volume=29 |issue=7 |pages=2453–9 |year=2009 |pmid=19596913 |doi= |url=}}</ref>

[[Ficheiro:Initiation of DNA demethylation at a CpG site.svg|miniatura|Iniciación da [[desmetilación do ADN]] nun sitio CpG. En células somáticas adultas a metilación do ADN ocorre tipicamente no contexto de dinucleótidos CpG (sitios CpG), formando [[5-metilcitosina]]-pG ou 5mCpG. As [[especie reactiva do oxíxeno|especies reactivas do oxíxeno]] poden atacar a guanina no sitio do dinucleótido, formando [[8-oxo-2'-desoxiguanosina|8-hidroxi-2'-desoxiguanosina]] (8-OHdG), orixinando nun sitio dinucleótido 5mCp-8-OHdG. O encima de [[reparación por escisión de bases]] [[oxoguanina glicosilase|OGG1]] ten como diana a 8-OHdG e únese á lesión sen escisión inmediata. A OGG1, presente no sitio 5mCp-8-OHdG recruta a [[Tet metilcitosina dioxixenase 1|TET1]] e TET1 oxida a 5mC adxacente á 8-OHdG. Isto inicia a desmetilación de 5mC.<ref name=Zhou>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Zhou X, Zhuang Z, Wang W, He L, Wu H, Cao Y, Pan F, Zhao J, Hu Z, Sekhar C, Guo Z |title=OGG1 is essential in oxidative stress induced DNA demethylation |journal=Cell. Signal. |volume=28 |issue=9 |pages=1163–71 |date=September 2016 |pmid=27251462 |doi=10.1016/j.cellsig.2016.05.021 |url=}}</ref>]]

Os danos no ADN parecen ser a principal causa subxacente do cancro.<ref name="pmid18403632">Kastan MB (2008). "DNA damage responses: mechanisms and roles in human disease: 2007 G.H.A. Clowes Memorial Award Lecture". Mol. Cancer Res. 6 (4): 517–24. doi:10.1158/1541-7786.MCR-08-0020. PMID 18403632.</ref><ref name=BernsteinPrasad>{{citeCita booklibro |last1= Bernstein |first1=C |last2=Prasad |first2=AR |last3=Nfonsam |first3=V |last4=Bernstein |first4=H. |year=2013 |chapter= Chapter 16: DNA Damage, DNA Repair and Cancer |title= New Research Directions in DNA Repair |editor-first=Clark |editor-last=Chen |isbn=978-953-51-1114-6|page=413}}</ref> Se a reparación exacta do ADN é deficiente, os danos no ADN tenden a acumularse. Tal exceso de danos no ADN pode incrementar os erros mutacionais durante a [[replicación do ADN]] debido a [[Reparación do ADN#Síntese translesión|síntese translesión]] tendente ao erro. O exceso de danos no ADN pode tamén incrementar as alteracións [[epixenética]]s debido a erros durante a reparación do ADN.<ref name=Hagan>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=O'Hagan HM, Mohammad HP, Baylin SB |title=Double strand breaks can initiate gene silencing and SIRT1-dependent onset of DNA methylation in an exogenous promoter CpG island |journal=PLoS Genetics |volume=4 |issue=8 |pages=e1000155 |year=2008 |pmid=18704159 |pmc=2491723 |doi=10.1371/journal.pgen.1000155}}</ref><ref name=Cuozzo>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Cuozzo C, Porcellini A, Angrisano T |title=DNA damage, homology-directed repair, and DNA methylation |journal=PLoS Genetics |volume=3 |issue=7 |pages=e110 | date=July 2007 |pmid=17616978 |pmc=1913100 |doi=10.1371/journal.pgen.0030110|display-authors=etal}}</ref> Ditas mutacións e alteracións epixenéticas poden dar lugar ao [[cancro]] (ver [[Neoplasma|neoplasmas malignos]]). Así, a hiper/hipometilación das illas CpG nos promotores de xenes de reparación do ADN son probablemente fundamentais na progresión do cancro.

Como a idade ten un forte efecto sbre os niveis de metilación do ADN en decenas de miles de sitios CpG, pode definirse un [[reloxo biolóxico (envellecemento)|reloxo biolóxico]] moi exacto (denominado [[reloxo epixenético]] ou [[reloxo biolóxico (envellecemento)|idade de metilación do ADN]]) en humanos e [[chimpancé]]s.<ref name="pmid24138928">{{citeCita journalpublicación periódica | author=Horvath S | title=DNA methylation age of human tissues and cell types | journal=[[Genome Biology]] | volume=14 | issue=10 | year=2013 | pages=R115 | url = http://genomebiology.com/2013/14/10/r115 | pmc = 4015143 | pmid=24138928 | doi=10.1186/gb-2013-14-10-r115}}</ref>

Os dinucleótidos CpG non metilados poden ser detectados polo [[receptor de tipo Toll 9]]<ref>{{CiteCita journalpublicación periódica |vauthors=Ramirez-Ortiz ZG, Specht CA, Wang JP, Lee CK, Bartholomeu DC, Gazzinelli RT, Levitz SM |title=Toll-like receptor 9-dependent immune activation by unmethylated CpG motifs in Aspergillus fumigatus DNA |journal=Infect. Immun. |year=2008 |volume=76 |issue=5 |pages=2123–2129 |pmid=18332208 |doi=10.1128/IAI.00047-08 |pmc=2346696}}</ref> ([[TLR 9]]) en [[célula dendrítica plasmacitoide|células dendríticas plasmacitoides]], [[monocito]]s, [[célula asasina natural|células asasinas naturais]] (NK) e [[linfocito B|linfocitos B]] en humanos. Isto utilízase para detectar infeccións [[virus|virais]] intracelulares.

[[Ficheiro:Demethylation of 5-methylcytosine.svg|miniatura|Desmetilación de [[5-metilcitosina]] (5mC) en ADN de neuronas. Como se revisou en 2018,<ref name="pmid29875631">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Bayraktar G, Kreutz MR |title=The Role of Activity-Dependent DNA Demethylation in the Adult Brain and in Neurological Disorders |journal=Front Mol Neurosci |volume=11 |issue= |pages=169 |date=2018 |pmid=29875631 |pmc=5975432 |doi=10.3389/fnmol.2018.00169 |url=}}</ref> en neuronas do cerebro, a 5mC é oxidada pola familia TET de dioxixenases ([[TET1]], [[TET2]], [[TET3]]) para xerar [[5-hidroximetilcitosina]] (5hmC). En pasos sucesivos os enzimas TET seguen hidolizando a 5hmC para xerar 5-formilcitosina (5fC) e 5-carboxilcitosina (5caC). A [[timina-ADN glicosilase]] (TDG) recoñece as bases intermedias 5fC e 5caC e escinde o [[enlace glicosídico]] resultante nun sitio apirimidínico ([[sitio AP]]). Nunha vía de [[desaminación oxidativa]] alternativa, a 5hmC pode ser desamimnada oxidativamente polas desaminases [[APOBEC3G|(AID/APOBEC)]] para formar 5-hidroximetiluracilo (5hmU) ou 5mC pode ser convertido en [[timina]] (Thy). O 5hmU pode ser clivado pola TDG, a [[SMUG1]], a [[NEIL1]], ou a [[MBD4]]. Os [[sitio AP|sitios AP]] e as discordancias T:G son despois reparadas por enzimas da [[reparación por escisión de bases]] (BER) para render [[citosina]] (Cyt).]]

En mamíferos, as [[ADN metiltransferase]]s (que engaden [[grupo metilo|grupos metilo]] a bases do ADN) mostran unha preferencia de secuencia polas citosinas que están nos sitios CpG.<ref name=Ziller>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Ziller MJ, Müller F, Liao J, Zhang Y, Gu H, Bock C, Boyle P, Epstein CB, Bernstein BE, Lengauer T, Gnirke A, Meissner A |title=Genomic distribution and inter-sample variation of non-CpG methylation across human cell types |journal=PLoS Genet. |volume=7 |issue=12 |pages=e1002389 |date=December 2011 |pmid=22174693 |pmc=3234221 |doi=10.1371/journal.pgen.1002389 |url=}}</ref> No cerebro de rato o 4,2% de todas as citosinas están metiladas, principalmente no contexto dos sitios CpG, formando 5mCpG.<ref name=Fasolino>{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Fasolino M, Zhou Z |title=The Crucial Role of DNA Methylation and MeCP2 in Neuronal Function |journal=Genes (Basel) |volume=8 |issue=5 |pages= 141|date=May 2017 |pmid=28505093 |pmc=5448015 |doi=10.3390/genes8050141 |url=}}</ref> A maioría dos sitios 5mCpG hipermetilados incrementan a represión de xenes asociados.<ref name=Fasolino />

Como sinalaron Duke et al., a metilación de ADN de [[neurona]]s (que reprime a expresión de xenes particulares) é alterada pola actividade neuronal. A metilación do ADN de neuronas é necesaria para a [[plasticidade sináptica]]; é modificada polas experiencias; e cómpre a metilación e desmetilación do ADN activo para a formación e mantemento da memoria.<ref name="pmid28620075">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Duke CG, Kennedy AJ, Gavin CF, Day JJ, Sweatt JD |title=Experience-dependent epigenomic reorganization in the hippocampus |journal=Learn. Mem. |volume=24 |issue=7 |pages=278–288 |date=July 2017 |pmid=28620075 |pmc=5473107 |doi=10.1101/lm.045112.117 |url=}}</ref>

En 2016 Halder et al.<ref name="pmid26656643">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Halder R, Hennion M, Vidal RO, Shomroni O, Rahman RU, Rajput A, Centeno TP, van Bebber F, Capece V, Garcia Vizcaino JC, Schuetz AL, Burkhardt S, Benito E, Navarro Sala M, Javan SB, Haass C, Schmid B, Fischer A, Bonn S |title=DNA methylation changes in plasticity genes accompany the formation and maintenance of memory |journal=Nat. Neurosci. |volume=19 |issue=1 |pages=102–10 |date=January 2016 |pmid=26656643 |doi=10.1038/nn.4194 |url=}}</ref> utilizando ratos, e en 2017 Duke et al.<ref name="pmid28620075"/> usando ratas, someteron os roedores a [[medo condicionado]] contextual, causando a formación dunha [[memoria|memoria a longo prazo]] especialmente forte. Observaron que 24 horas despois do condicionamento, na rexión cerebral do [[hipocampo (anatomía)|hipocampo]] das ratas, a expresión de 1&nbsp;048 xenes estaba regulada á baixa (usualmente asociada coa presenza de 5mCpG nos promotores dos xenes) e a expresión de 564 xenes estaba regulada á alza (a miúdo asociada coa hipometilación de sitios CpG en promotores de xenes). Comprobaron que 24 horas despois do adestramento, o 9,2% dos xenes no xenoma de neuronas do hipocampo de ratas estaban metilados diferencialmente. Porén, aínda que o hipocampo é esencial para a aprendizaxe de nova información non pode almacenar a información. Nos experimentos con ratos de Halder, observáronse no hipocampo 1&nbsp;206 xenes metilados diferencialmente unha hora despois do condicionamento do medo contextual, mais estas metilacións alteradas foron revertidas e xa non se vían despois de catro semanas. En contraste coa ausencia de cambios na metilación CpG a longo prazo no hipocampo, unha metilación CpG diferencial substancial podía detectarse nas neuronas [[córtex cingulado anterior|corticais]] durante o mantemento da memoria. Había 1&nbsp;223 xenes metilados diferencialmente no córtex cingulado anterior de ratos durante as catro semanas posteriores ao condicionamento do medo contextual.

Dúas revisións<ref name="pmid20649473">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Massaad CA, Klann E |title=Reactive oxygen species in the regulation of synaptic plasticity and memory |journal=Antioxid. Redox Signal. |volume=14 |issue=10 |pages=2013–54 |date=May 2011 |pmid=20649473 |pmc=3078504 |doi=10.1089/ars.2010.3208 |url=}}</ref><ref name="pmid27625575">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Beckhauser TF, Francis-Oliveira J, De Pasquale R |title=Reactive Oxygen Species: Physiological and Physiopathological Effects on Synaptic Plasticity |journal=J Exp Neurosci |volume=10 |issue=Suppl 1 |pages=23–48 |date=2016 |pmid=27625575 |pmc=5012454 |doi=10.4137/JEN.S39887 |url=}}</ref> resumen a gran cantidade de probas sobre o papel esencial das [[especie reactiva do oxíxeno|especies reactivas do oxíxeno]] (ROS) na formación da [[memoria]]. A [[desmetilación do ADN]] en miles de sitios CpG durante a formación da memoria depende da súa iniciación por especies reactivas do oxíxeno. En 2016, Zhou et al.,<ref name=Zhou/> mostraron que as especies reactivas do oxíxeno teñe un papel central na desmetilación do ADN.

A expresión de proteínas alterada en neuronas, controlada pola desmetilación dependente de especies reactivas do oxíxeno de sitios CpG en promotores de xenes en ADN de neuronas, é básica para a formación da memoria.<ref name="pmid20975755">{{citeCita journalpublicación periódica |vauthors=Day JJ, Sweatt JD |title=DNA methylation and memory formation |journal=Nat. Neurosci. |volume=13 |issue=11 |pages=1319–23 |date=November 2010 |pmid=20975755 |pmc=3130618 |doi=10.1038/nn.2666 |url=}}</ref>