Nukleosomen sind die Partikel in der DNA, die für die Verdichtung und Transkription verantwortlich sind und auch Erbinformationen tragen können. Jedes Nukleosom hat einen Durchmesser von ungefähr 10 nm und besteht aus DNA-Strängen, die spiralförmig um einen Kern eines einfachen Proteins namens Histon gewickelt sind. Nukleosomen befinden sich im Kern einer Zelle und bilden, wenn sie an DNA gebunden sind, eine der sieben Chromatinformen.
Wenn Nukleosomen als sich wiederholende Untereinheiten an DNA-Stränge binden, ähnelt die Struktur einer „Kügelchenkette“. In dieser Form durchläuft DNA eine aktive Transkription, den Prozess, durch den DNA in RNA umgewandelt wird. DNA wird nicht direkt in Proteine umgewandelt, um Fehler und Kontaminationen zu vermeiden.
Die Struktur des Nukleosoms ist um das Histonprotein herum zentriert. Histon ist ein einfaches Protein mit hohen Konzentrationen an Aminosäuren, die die Grundbausteine der Gene sind. Jeder Histonkern enthält Paare von jedem der vier Typen von Histonproteinen, die das Histonoctomer bilden. Um das Histon-Octomer wickeln sich 146 Basenpaare der DNA in ihrer superhelikalen Form, die zusammen das Nukleosom bilden.
Nukleosomen sind die „Verpackung“ der DNA im Zellkern, und die Signaturstruktur bestimmt die Zugänglichkeit der DNA. Chemikalien, die für die Transkription verantwortlich sind, können sich nicht mit dem Chromatin verbinden, wenn ein Nukleosom im Weg ist, daher müssen die Transkriptionsproteine das Nukleosom zuerst vollständig ausstoßen oder es entlang des DNA-Moleküls schieben, bis das Chromatin freigelegt wird. Sobald dieser Teil der DNA in RNA transkribiert ist, können die Nukleosomen an ihren ursprünglichen Ort zurückkehren.
Auf einer geraden Linie würde die DNA in jedem Säugerkern ungefähr zwei Meter lang sein, aber der Zellkern einer Säugerzelle hat nur einen Durchmesser von 10 Mikrometern. Es ist die komplexe Faltung der Nukleosomen, die es der DNA ermöglicht, in den Kern zu passen. Das „Perlen-an-einer-String“-Erscheinungsbild kommt von der „Linker“-DNA, die jedes Nukleosom verbindet, um eine Faser mit einem Durchmesser von etwa 10 nm zu bilden. In Gegenwart des H1-Histons können sich wiederholende Nukleosomenketten Ketten mit einem Durchmesser von 30 nm mit einem viel dichteren Packungsverhältnis bilden. Das Vorhandensein von H1 im Kern des Nukleosoms führt zu einer höheren Packungseffizienz, da benachbarte Proteine reagieren, um Faltungs- und Schleifensequenzen zu initiieren, die es ermöglichen, so viele Informationen in einem so winzigen Paket zu enthalten. Auch heute noch ist der genaue Packungsmechanismus, der von Nukleosomen initiiert wird, nicht vollständig verstanden.