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组蛋白甲基化（Histone methylation）是真核生物染色体上包裹DNA的组蛋白之赖氨酸或精氨酸被甲基化的翻译后修饰，多发生在组蛋白H3与组蛋白H4向外延伸的N端尾[1]，此反应由组蛋白甲基转移酶（HMT）催化，将S-腺苷甲硫氨酸（SAM）中的甲基转移到组蛋白上[2]，其中赖氨酸可被加上一至三个甲基（取代NH3+基团上的氢离子），精氨酸则可被加上一或两个甲基（取代NH2基团上的氢离子），过去认为此修饰不可逆，但现在已知有组蛋白脱甲基酶（HDM）可将组蛋白上的甲基水解移除[3]。组蛋白甲基化可影响染色体结构以及与其他蛋白的结合力，因被修饰的氨基酸种类和加上的甲基数目不同，此修饰可能促进或降低基因的转录，如H3K4me2、H3K4me3与H3K79me3一般可促进转录，H3K9me2、H3K9me3、H3K27me2、H3K27me3和H4K20me3则抑制转录[4]，另外有些组蛋白甲基化位点和DNA修复有关，可与参与DNA修复的蛋白结合[5]。组蛋白上不同位点的多种修饰（包括甲基化、乙酰化、磷酸化等）可能组合成组蛋白密码，共同影响染色体结构，并与细胞中的其他蛋白结合以调控基因的转录[6][7]
雌性哺乳类细胞中X染色体去激活的过程中，去激活的X染色体（Xi）即受到H3K9me3、H3K27me3等位点的组蛋白甲基化，由与长链非编码RNAXist结合的多梳家族蛋白进行修饰，进而成为异染色质[8]。组蛋白甲基化的异常与数种癌症有关[9]。
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