Las histonas son estructuras en células eucariotas y algunos microorganismos unicelulares del filo Euryarchaeota que sirven como carretes alrededor de los cuales se envuelve muy de cerca el ácido desoxirribonucleico (ADN) de la célula. Sin la conservación del espacio que permiten las histonas, las células no podrían contener su propio ADN. Las histonas también juegan un papel importante en la expresión génica al permitir u obstaculizar el acceso de moléculas activas en transcripción a los genes del ADN. Una tercera tarea es mantener la integridad estructural del ADN y del cromosoma mucho más grande.
Las sustancias que componen las histonas son proteínas que difieren poco de una especie a otra. Las proteínas más comunes se denominan H1 / H5, H2A, H2B, H3 y H4. El ADN está unido estrechamente a las histonas por la atracción entre los grupos laterales de las proteínas histonas y el ADN. Esta fuerza de atracción se modifica mediante la adición de grupos acetilo o metilo a algunos aminoácidos de lisina o arginina cerca del final de las proteínas H3 y H4. El endurecimiento o aflojamiento de la hebra de ADN hace que los genes sean accesibles o inaccesibles, lo que se conoce como «encender» o «apagar» el gen.
En la mayoría de las células, independientemente de la fuente, ocho proteínas histonas, que constan de dos de H2A, H2B, H3 y H4, forman una estructura de octeto. Aproximadamente 146 pares de bases de ADN se envuelven alrededor de la estructura del octeto casi dos veces para formar un «nucleosoma». Un bucle corto de ADN, estabilizado por la proteína H1 o su análogo H5, conduce al siguiente nucleosoma, formando una estructura que a menudo se caracteriza como «perlas en una cuerda». Los nucleosomas y las secciones de ADN que los unen forman espirales estrechas, con seis nucleosomas por turno, para producir lo que se denominan fibras de cromatina. Las fibras se compactan para formar un cromosoma.
Las proteínas histonas H2A, H2B, H3 y H4 tienen un peso molecular relativamente bajo y constan de 120 a 135 aminoácidos por molécula de proteína. Las histonas H1 / H5 son mucho más largas y dan un marco estructural a los nucleosomas, como una barra de acero que une una serie de discos. En las células humanas, si todo el ADN se desenrollara y se colocara de un extremo a otro, la hebra tendría aproximadamente 70 pulgadas de largo (1.8 m) pero solo alrededor de 0.0000007 pulgadas de grosor (180 nanómetros). Al enrollar y retroceder las subestructuras, los 23 pares de cromosomas funcionan en un núcleo que tiene menos de 0.0004 pulgadas (10 micrómetros) de diámetro. Las histonas hacen este plegado
posible controlando el entorno molecular.
Inicialmente se pensó que las histonas tenían solo los tipos mencionados anteriormente. La investigación, sin embargo, ha apuntado a mucha más diversidad de la que se aceptaba anteriormente. Las moléculas básicas siguen siendo relativamente las mismas incluso entre organismos tan divergentes como la levadura y los mamíferos. Este rasgo se llama conservación evolutiva. Indica que incluso pequeñas variaciones en estas moléculas dan como resultado células que no podrían prosperar o que se reproducirían y causarían daños y penalizaciones evolutivas al organismo.