DNA去甲基化是一种 逆转基因组DNA甲基化的过程，通过抑制甲基转移酶或使用甲基化修饰的反义寡核苷酸来实现。这种治疗方法旨在恢复异常沉默的肿瘤抑癌基因表达，因为恶性肿瘤细胞中某些基因的过度甲基化会导致其失活。
DNA去甲基化有两种主要的假说解释其分子机制：
被动去甲基化：
与DNA半保留复制联系在一起。甲基化的DNA在半保留复制后若不被重新甲基化，则处于半甲基化状态。如果这种半甲基化的DNA再次经历DNA半保留复制，且DNA甲基化活性受到抑制，那么细胞中将有50%处于半甲基化状态。
主动去甲基化：
与DNA半保留复制无关，是一个独立的过程。这一过程涉及酶如TET和TDG，它们分别介导5mC的氧化和切除，从而使DNA恢复正常状态。
DNA去甲基化在基因表达调控中起着关键作用，它可以防止异常DNA甲基化造成的过度基因沉默，并调控基因的活化和沉默之间的动态平衡。