Высказано предположение о наличии прямой связи между метилированием ДНК и состоянием генетической активности в клетках. Существует класс белков, которые специфическим образом связываются с метилированными участками ДНК, делая их недоступными для действия ряда ферментов, в том числе, возможно, и для полимераз. Получено много прямых экспериментальных доказательств роли метилирования ДНК в инактивации эукариотических промоторов, а, значит, и в регуляции активности генов. Напротив, гипометилирование промоторной области генов, в особенности CpG островков, как правило, свидетельствует о функциональной активности генов. Показано, что необычные структуры в молекуле ДНК, также как экзогенная ДНК, инкорпорированная в процессе генетической трансформации, нередко подвергаются метилированию. Известно, что метилирование играет важную роль в инактивации X хромосомы у самок, в регуляции экспрессии генов в процессе развития, а также непосредственно вовлечено в феномен хромосомного (геномного) импринтинга, связанного с различиями пенетрантности некоторых аллелей в зависимости от их происхождения, то есть прохождения через материнский или отцовский гаметогенез (Баранов, 1991).

В GC-богатых изохорах локализовано большое количество CpG островков - последовательностей от 500 до 2000 п.о., характеризующихся очень высоким содержанием гуанина и цитозина (G+C > 60%), представленных в виде кластеров неметилированных CpG дуплетов и, так называемых, G/C боксов - локусов, родственных сайту узнавания для одного из транскрипционных факторов Sp1 - (G)4C(G)4C (Lindsay, Bird, 1987; Bird, 1986;Aissani, Bernardi, 1991). CpG острова содержат много сайтов узнавания для чувствительной к метилированию эндонуклеазы HpaII, а также сайты для редкощепящих рестриктаз, узнающих неметилированные CpG дуплеты. В частности, более 80% Nor1-сайтов связано с CpG-богатыми островками. Как правило,CpG островки локализованы в 5'- фланкирующих последовательностях, 5'-зкзонах и 5'-интронах всех изученных хаузкипинг-генов и 40% тканеспецифических генов. CpG островки являются характерной особенностью транскрибируемых участков генома. Их идентификация в клонированных последовательностях геномных библиотек существенно облегчает поиск конкретных структурных генов . Наибольшая плотность CpG островков наблюдается в теломерных участках хромосом 1, 9,15, 16, 17, 19, 20, 22 (Antonarakis,1994). Точные молекулярные методы регистрации СрG островков показали, что их число в геноме человека приближается к 45000 (Antequera,Bird,1993).

Можно также отметить существование в геноме человека сайтов, гиперчувствительных к действию ДНК-азы 1 и структурно отличающихся от основной массы хроматина. Присутствие таких сайтов показано для многих генов млекопитающих и, по-видимому, это необходимое, но не достаточное условие их экспрессии. Локализация гиперчувствительных сайтов может меняться в процессе развития и под действием гормонов. В некоторых случаях эти участки маркируют положение транскрипционных регуляторных элементов генома, действующих как в положительном, так и в отрицательном направлениях. В других случаях это области функционально активных генов, находящихся в деспирализованном состоянии и имеющих однонитевую структуру.Именно такие однонитевые участки ДНК особенно выско чувствительны к ДНК-азе 1. На этом их свойстве основан метод ник-трансляции in situ, позволяющий непосредственно на хромосомных препаратах визуализировать функционально активные районы хромосом. С этой целью хромосомные препараты обрабатывают ДНК-азой 1, после чего непосредственно на них с помощью ДНК-полимеразы проводят синтез ДНК в присутствии меченых нуклеотидов. При этом метка включается преимущественно только в те участки хромосом,где находятся функционально активные гены (Verma, Babu, 1989).