Regulacja epigenetyczna odnosi się do zmian w ekspresji genów, które mogą być dziedziczone bez zmian w sekwencji genetycznej. Dzieje się to w normalnym toku rozwoju i może być również spowodowane czynnikami środowiskowymi, takimi jak dieta, narażenie na substancje toksyczne i stres.

Regulacja epigenetyczna zachodzi poprzez trzy główne mechanizmy: metylację DNA, modyfikację histonów i procesy oparte na RNA.

W metylacji DNA grupy metylowe, CH3, są dodawane do określonych zasad. Zmienia to zdolność białek regulatorowych, takich jak czynniki transkrypcyjne, do wiązania się z DNA. Zwykle uniemożliwia transkrypcję genu.

Modyfikacja histonów polega na dodawaniu grup chemicznych, takich jak grupy metylowe lub acetylowe, do białek histonowych, wokół których DNA owija się, tworząc chromatynę. Modyfikacje te wpływają na to, jak ciasno pofałdowana jest chromatyna. Albo otwierając go, ułatwiając transkrypcję, albo kondensując, hamując transkrypcję.

Różne typy RNA mogą również mieć działanie epigenetyczne, w tym mikro-RNA i małe interferujące RNA, które mogą zmieniać strukturę chromatyny. I informacyjny RNA, który może być metylowany, zmieniając translację genów.

Niezależnie od mechanizmu, modyfikacje te są przekazywane komórkom potomnym, a czasem nawet przekazywane z pokolenia na pokolenie, tworząc długoterminowe zmiany fenotypowe bez zmian w genomie.