迄今为止，已经成功鉴定和测序了八个甲烷氧化菌的sMMO基因组，包括M. capsulatus Bath、M. trichosporium OB3b、Methylocystis sp M、Methylocystis sp W114、Methylomonas sp KSP、Methylomonas sp KSW川、Methylomonas sp GYJ3和M. trichosporium IMV 3011 (GenBank: DQ149126)。
研究发现，这八种不同甲烷氧化菌所产生的甲烷单加氧酶具有相似的DNA序列和分子结构。因此，可以利用已知序列设计PCR引物，从人工培养或自然环境中采集的样品中扩增相应的基因。
例如，利用Methylococcus capsulatus Bath和Methylosinus trichosporium OB3b的基因序列，已经可以检测其他菌株中sMMO的存在。sMMO基因簇位于细胞染色体上，每个sMMO分子由6个基因开放阅读框mmoX、mmoY、mmoB、mmoZ、orfY、mmoC编码，分别对应sMMO的羟基化酶、还原酶、调节蛋白B和一个功能未知的小分子蛋白MMOD/orfY。组分B位于mmoY和mmoZ之间，orfY位于mmoZ和mmoC之间。
目前，来自Methylococcus capsulatus Bath菌的功能未知组分Y已经以融合蛋白的形式被克隆表达，并用于制备抗体。然而，在不同Cu2+浓度条件下，对Bath菌生长的细胞提取液进行探测时，并没有获得预期的交联反应。sMMO的基因序列具有55%~94%的同一性，氨基酸序列具有47%~96%的同一性。基因测序和分析对于功能基因的克隆表达、新基因的发现和分子生物学研究非常重要。
2004年，Ward等人通过"散弹"法对M. capsulatus Bath菌的染色体DNA基因组进行了测定。这项工作由美国、挪威等国家的9个单位、38位科学家合作完成。这是世界上第一个关于甲烷氧化菌染色体基因组序列的完整报道，证明了整个染色体基因组的长度为3.3Mb。该研究对于了解甲烷氧化菌的生态学、铜离子的调节机制以及细胞代谢循环的灵活性具有重要意义。
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