DNA去甲基化作用是指在哺乳动物细胞中缺乏和减少细胞内的DNA甲基转移酶含量会引起DNA的去甲基化，它对于开启特异性基因的表达和重编程的起始具有重要作用。长期以来，DNA主动去甲基化的机制一直是表观遗传领域的一个最基本的问题。与被动去甲基化相比，DNA的主动去甲基化是一个迅速的并且独立于细胞分裂的过程。DNA胞密啶5位碳，可以因形成5-羟甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine，5'-hmC）而失去甲基化。5-hmC同样参与基因的表达与调控，并与干细胞和癌症等疾病相关。1952年，Wyatt首先在噬菌体DNA中发现5'-hmC是5-甲基胞密啶（5-methylcytosine，5mC）的羟基化形式。1972年，Penn等在哺乳动物大鼠、小鼠以及卵生动物牛蛙脑组织提取的DNA中也发现了羟基化修饰的胞嘧啶，约占DNA总胞密啶的15%