La metilación de proteínas es una modificación importante más allá de la epigenética, pero su análisis sistemático se encuentra rezagado. En este estudio, utilizamos el análisis de estabilidad térmica para revelar eventos moleculares y funcionales relacionados con la metilación de proteínas. En células madre embrionarias de ratón, demostramos que Prmt5 regula proteínas de unión al ARNm involucradas en mecanismos de separación de fases líquido-líquido y la formación de gránulos de estrés. También descubrimos una función inusual de Ezh2 en los cromosomas mitóticos y la capa pericromosomal, e identificamos a Mki67 como un posible sustrato de Ezh2. Este enfoque nos brinda una oportunidad para comprender mejor la función de la metilación de proteínas en la pluripotencia.