5-methylcytosine มีบทบาทสำคัญในกระบวนการควบคุมการแสดงออกของยีน โดยทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่ช่วยปิดการทำงานของยีนบางตัว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบเอพิเจเนติกส์ (epigenetics) ที่มีผลต่อการพัฒนาของเซลล์ การแบ่งเซลล์ และการสร้างเนื้อเยื่อต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต การเปลี่ยนแปลงระดับของ 5-methylcytosine มักเกี่ยวข้องกับโรคต่าง ๆ เช่น มะเร็ง ซึ่งมักพบว่ามีการเมทิลเลชันของดีเอ็นเอผิดปกติ ทำให้ยีนที่ควบคุมการเจริญเติบโตของเซลล์ถูกปิดการทำงานผิดพลาด นอกจากนี้ สารนี้ยังถูกใช้เป็นเป้าหมายในการพัฒนายาเพื่อรักษาโรค โดยเฉพาะยาที่ออกฤทธิ์ต่อระบบเอพิเจเนติกส์ เพื่อฟื้นฟูการทำงานปกติของยีนที่ผิดปกติในผู้ป่วย