Metilacija DNA je biološki proces, s katerim se metilna skupina, ki je organska funkcionalna skupina s formulo CH3, doda nukleotidu DNK. DNK ali deoksiribonukleinska kislina je pomembna nukleinska kislina, ki hrani genetske informacije za kateri koli organizem. Sestavljen je iz štirih različnih molekul, znanih kot nukleotidi; ti se imenujejo adenin, citozin, gvanin in timin. Z metilacijo DNA lahko metilno skupino pritrdimo na atom ogljika na citozinu ali na atom dušika na adeninu. Dodajanje metilne skupine tem nukleotidom lahko služi številnim pomembnim biološkim namenom, kot je zatiranje potencialno škodljivih virusnih genetskih informacij, ki so prisotne v človeškem genomu.
DNK v številnih različnih vrstah organizmov je lahko podvržena metilaciji DNK, čeprav ni nujno, da opravlja isto funkcijo. V rastlinah, na primer, znanstveniki verjamejo, da pride do metilacije, da deaktivira gene, ki bi sicer lahko povzročili škodljive mutacije. Pri glivah se ta postopek uporablja za umirjanje in nadzor izražanja določenih genov glede na posebne pogoje, ki vplivajo na glivo. Metilacija pri sesalcih podobno umiri in zavira izražanje določenih genov; poleg tega sodeluje pri proizvodnji kromatina, kompleksa protein-DNK, ki sestavlja strukturo kromosomov.
Za vezavo metilne skupine na nukleotide DNK so potrebni različni encimi ali proteini, ki katalizirajo biokemične reakcije. Posebna družina encimov, potrebnih za metilacijo DNA, je znana kot DNA metiltransferaza. Metilacija DNK ponavadi sledi vzorcu; ko je nukleotid metiliran, bodo tudi kopije tega nukleotida metilirane po podvajanju DNK, ki se običajno pojavi med celično delitvijo. De novo metiltransferaze so odgovorne za začetno metilacijo, ki se pojavi v zgodnjem razvoju. Vzdrževalne metiltransferaze dodajo metilne skupine nukleotidom, ki nastanejo z replikacijo DNK; zagotavljajo, da so metilirane tudi kopije metilirane DNK.
Znanstveniki uporabljajo veliko različnih metod za odkrivanje metilacije DNK v vzorcih DNK. Takšne metode je mogoče uporabiti za določitev metilacije določene verige DNK in za določitev, na katere specifične gene vpliva metilacija. Dva glavna cilja različnih tehnik analize metilacije DNK sta profiliranje in tipizacija. Profiliranje je namenjeno karakterizaciji metilacije celotnega genoma ali podobno velikega genetskega vzorca. Tipkanje je namenjeno preučevanju metilacije nekaj genov ali segmentov DNK v številnih vzorcih, da se zagotovi natančnost in odkrijejo razlike v različnih vzorcih.