5-methylcytosิน เป็นสารที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการควบคุมการแสดงออกของยีน โดยทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่ช่วยปิดการทำงานของยีนบางตัวผ่านกระบวนการที่เรียกว่า เมทิลเลชันของดีเอ็นเอ ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนาของเซลล์ การแยกประเภทของเซลล์ และการรักษาเสถียรภาพของจีโนม ในงานวิจัยทางชีววิทยาโมเลกุล 5-methylcytosine ถูกใช้เป็นดัชนีบ่งชี้ระดับของการเมทิลเลชันของดีเอ็นเอ ซึ่งเกี่ยวข้องกับโรคต่าง ๆ เช่น มะเร็ง โรคทางระบบประสาท และโรคทางพันธุกรรมอื่น ๆ การวัดปริมาณของ 5-methylcytosine จึงช่วยในการวินิจฉัย การติดตามผล และการพัฒนาวิธีการรักษาที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น นอกจากนี้ สารนี้ยังมีบทบาทในงานด้านอีพิเจเนติกส์ (Epigenetics) ที่ศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่ถ่ายทอดได้โดยไม่เปลี่ยนแปลงลำดับเบสของดีเอ็นเอ ซึ่งมีผลต่อการเข้าใจกลไกพื้นฐานของสุขภาพและโรค