表观遗传学是指在不改变DNA序列的情况下，通过化学修饰来调控基因表达的一系列机制。这些变化可以影响染色质结构、DNA可及性和转录因子的结合能力，进而调节基因活性。主要的表观遗传学机制有以下几个方面：
1. DNA甲基化：这是最常见的表观遗传学改变之一。在哺乳动物中，通常发生在胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸（CpG）岛上的胞嘧啶上。DNA甲基转移酶将甲基团添加到这些位点，导致基因沉默或降低其表达水平。甲基化模式可以被细胞分裂时的DNA复制机制继承，从而保持子代细胞中相似的表观遗传状态。
2. 组蛋白修饰：组蛋白是构成染色质的基本单位——核小体的核心蛋白质。它们可以通过多种化学反应（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）被修饰，这些修饰可以改变染色质结构的开放程度，影响基因转录过程。例如，组蛋白H3赖氨酸4位点的三甲基化通常与活跃转录相关联，而赖氨酸9或27位点的三甲基化则往往抑制基因表达。
3. 非编码RNA：一些小分子RNA（如miRNAs）能够结合到mRNA上特定区域，阻止其翻译成蛋白质或者促进其降解。此外，长链非编码RNA也可以通过与染色质相互作用来调节目标基因的活性。
4. 染色体重塑复合物：这类蛋白复合物可以通过滑动、弹出或插入核小体等方式改变染色质结构，从而影响DNA可及性和转录因子等调控分子的结合能力。

这些表观遗传学机制在细胞分化、发育以及疾病发生中扮演着重要角色。例如，在癌症研究领域，异常的表观遗传修饰模式被认为是肿瘤发展的重要因素之一。因此，了解和干预这些过程对于临床治疗具有重要意义。