La epigenética se refiere a una variedad de procesos que tienen efectos heredables en los programas de expresión génica sin cambios en la secuencia de ADN. Los actores clave en el control epigenético son las modificaciones químicas del ADN, las histonas y las proteínas cromosómicas no histónicas, que establecen una compleja red reguladora que controla la función del genoma. La metilación del ADN en la quinta posición de la citosina en los dinucleótidos CpG (5-metilcitosina, 5mC), que es llevada a cabo por las metiltransferasas de ADN, se asocia comúnmente con el silenciamiento génico. Sin embargo, el mapeo de alta resolución de la metilación del ADN ha revelado que el 5mC está enriquecido en nucleosomas exónicos y en las uniones intrón-exón, lo que sugiere un papel de la metilación del ADN en la relación entre la elongación y el empalme de ARN. Estudios recientes han aumentado nuestro conocimiento sobre otra modificación del ADN, la 5-hidroximetilcitosina (5hmC), que es un producto de las proteínas de translocación diez-once (TET) que convierten el 5mC en 5hmC. En esta revisión, destacaremos estudios actuales sobre el papel del 5mC y el 5hmC en la regulación de la expresión génica (utilizando algunos aspectos del desarrollo cerebral como ejemplos). Además, se discutirán los roles de estas modificaciones en la detección de estados patológicos (diabetes tipo 2, síndrome de Rett, trastornos del espectro alcohólico fetal y exposición a teratógenos).