В жизни почти вся ДНК существует в форме хроматина. Хроматин - это ДНК, связанная с белками, называемыми гистонами. Эти гистоновые белки, которые составляют около двух третей массы хроматина, включают четыре субъединицы, расположенные парами, причем пары все сгруппированы вместе, чтобы сформировать структуру из восьми субъединиц, называемую октамер. Эти гистоновые октамеры связываются с ДНК, при этом ДНК обматывается вокруг октамеров, как нить вокруг катушки. Каждый октамер имеет чуть менее двух полных витков ДНК, обернутых вокруг него - всего около 146 пар оснований. Весь результат этих взаимодействий - октамер гистона и окружающая его ДНК - называется нуклеосомой.

Причина того, что на первый взгляд кажется избыточным белковым багажом, проста: гистоны или, более конкретно, нуклеосомы - это то, что позволяет ДНК компактироваться и складываться до предельной степени, необходимой для того, чтобы вся одна полная копия ДНК вписалась в клетка шириной около одной миллионной метра. Человеческая ДНК, полностью выпрямленная, измеряла бы поразительные 6 футов - и помните, что находится в каждой из триллионов клеток вашего тела.

Гистоны, прикрепленные к ДНК для создания нуклеосом, делают хроматин похожим на серию шариков, натянутых на нити под микроскопом. Это, однако, обманчиво, поскольку, поскольку хроматин существует в живых клетках, он гораздо более плотно намотан, чем наматывание октамеров гистонов. Когда это происходит, нуклеосомы уложены друг на друга слоями, и эти стеки, в свою очередь, сворачиваются и дублируются на многих уровнях структурной организации. Грубо говоря, только нуклеосомы увеличивают упаковку ДНК примерно в шесть раз. Последующая укладка и наматывание их в волокно шириной около 30 нанометров (30 миллиардных долей метра) дополнительно увеличивает упаковку ДНК в 40 раз. Это волокно наматывается вокруг матрицы или сердечника, что дает еще в 1000 раз больше эффективность упаковки. И полностью конденсированные хромосомы увеличивают это еще в 10000 раз.

Гистоны, хотя и описаны выше как имеющие четыре разных типа, на самом деле являются очень динамическими структурами. В то время как ДНК в хроматине сохраняет ту же самую точную структуру в течение всей своей жизни, гистоны могут иметь различные химические группы, связанные с ними, включая ацетильные группы, метильные группы, фосфатные группы и многое другое. Из-за этого, вероятно, гистоны играют важную роль в том, как в конечном итоге экспрессируется ДНК в их среде, то есть сколько копий данных типов мРНК транскрибируется разными генами вдоль молекулы ДНК.

Химические группы, связанные с гистонами, изменяют то, какие свободные белки в области могут связываться с данными нуклеосомами. Эти связанные белки могут по-разному изменять организацию нуклеосом по длине хроматина. Кроме того, немодифицированные гистоны имеют высокий положительный заряд, который по умолчанию тесно связывает их с отрицательно заряженной молекулой ДНК; белки, связанные с нуклеосомами через гистоны, могут уменьшить положительный заряд гистонов и ослабить связь гистон-ДНК, позволяя хроматину «расслабляться» в этих условиях. Это ослабление хроматина делает нити ДНК более доступными и свободными для работы, облегчая такие процессы, как репликация и транскрипция, когда наступает время, когда это происходит.