За счет эпигенетических механизмов возможны различные варианты экспрессии генов без изменений генотипа, т. е. происходит дифференциальная экспрессия генотипа за счет внегеномных факторов. Интересно заметить, что эти различия могут быть врожденными и достаточно стабильными.
Эпигенетические изменения экспрессии ДНК происходят без изменения последовательности нуклеотидов и связаны с особенностями структуры хроматина, модификациями гистонов, изменениями транскрипционной активности; у человека наиболее легко выявляется метилирование динуклеотидов цитозин-гуанозин.
Метилирование — единственная известная ковалентная модификация ДНК в нормальных клетках млекопитающих. Наблюдается метилирование цитозина в положении 5 в динуклеотидах 5'-ЦГ-3'. Около 80 % этих динуклеотидов метилированы, что, вероятно, важно в контроле клеточных функций и экспрессии генов.
Генерализованное гипометилирование часто встречается на ранних стадиях рака толстой кишки и рака эндометрия (РЭ), однако точные причины этого явления и его последствия остаются неизвестными. Предполагается, что гипометилирование ведет к гиперэкспрессии некоторых генов. Кроме того, гипометилирование определенных регионов некоторых генов, в частности промоторных областей в генах системы репарации некомплементарно спаренных нуклеотидов, может быть причиной снижения экспрессии этих генов.
Это ведет к подавлению активности генов-супрессоров опухолевого роста, что способствует развитию соответствующего новообразования. Особенности метилирования не клонального характера: в одной и той же опухоли возможны области с разной экспрессией генов вследствие различного уровня метилирования; описано несколько видов таких новообразований.
Изменения в метилировании могут определять аномалии конденсации хромосом во время деления клетки, что ведет к нарушениям при расхождении хромосом. Таким образом, существует несколько механизмов, посредством которых эпигенетические факторы влияют на поведение опухоли.