表觀遺傳調控是基因組功能輸出的核心調制層，在發育、分化、記憶和疾病中扮演關鍵角色。近年的技術革新（ATAC-seq、CUT&Tag、單細胞表觀基因組學）正以前所未有的解析度揭示發育中的染色質動態。
全基因組重編程的兩波浪潮
哺乳類發育中有兩次大規模的表觀遺傳重編程：
受精後重編程：精子和卵子基因組在受精後經歷主動（TET3 介導的氧化去甲基化，父方）和被動（DNMT1 被排除在核外，複製稀釋）去甲基化。全基因組甲基化水平從配子的 ~80% 降到囊胚期的 ~20%。著床後 DNMT3A/3B 重新建立組織特異性甲基化模式（Smith et al., 2012, Nature）。
原始生殖細胞（PGC）重編程：PGCs 在遷移至生殖脊過程中經歷第二波更徹底的去甲基化（~4%），甚至清除大部分基因銘印。此過程由 TET1/TET2 和鹼基切除修復驅動（Seisenberger et al., 2012, Molecular Cell）。新的銘印在配子成熟時重新建立（精子在精原細胞，卵子在卵母細胞生長期）。
二價染色質（Bivalent Chromatin）
ESCs 中約 2000-3000 個發育調控基因的啟動子同時帶有活化標記 H3K4me3（由 MLL/Trithorax 家族催化）和抑制標記 H3K27me3（由 PRC2 催化）。Bernstein et al.（2006, Cell）提出這是一種「就緒」（poised）狀態——基因處於低表達但可快速回應分化信號。分化時，二價標記解析為單一標記：需要的基因失去 H3K27me3 而活化，不需要的基因失去 H3K4me3 而永久沉默。
然而，二價狀態的功能性意義近年受到挑戰。單細胞 CUT&Tag 數據（Bartosovic et al., 2021, Nature Biotechnology）顯示「二價」可能部分反映了群體中不同細胞的異質狀態的混合，而非單一細胞同時攜帶兩種標記。
Polycomb 和 Trithorax 的拮抗
PRC1/PRC2 和 Trithorax（MLL/COMPASS）的拮抗是發育中基因開關的核心邏輯。PRC2（EZH2 催化 H3K27me3）→ PRC1 讀取 H3K27me3 並催化 H2AK119ub1 → 染色質壓縮和轉錄沉默。最新的「非經典 PRC1」模型（Blackledge et al., 2020, Nature Reviews Molecular Cell Biology）顯示 PRC1 也可以不依賴 H3K27me3 被招募，挑戰了傳統的線性層級模型。
表觀遺傳與癌症
癌症中表觀遺傳景觀的重塑普遍存在：全基因組低甲基化（導致基因組不穩定和轉位子活化）+ CpG 島局部高甲基化（沉默腫瘤抑制基因如 p16/CDKN2A、MLH1）。EZH2 在多種癌症中過度表達或突變（gain-of-function Y641 突變在 B 細胞淋巴瘤）。表觀遺傳藥物——DNMT 抑制劑（azacitidine/decitabine）和 HDAC 抑制劑（vorinostat/romidepsin）——已獲批准用於 MDS 和 T 細胞淋巴瘤。EZH2 抑制劑 tazemetostat 於 2020 年獲批用於上皮樣肉瘤。