Nelle cellule degli eucarioti il DNA non è libero ma associato a piccole proteine dette istoni, in un complesso chiamato cromatina. Esistono cinque tipi differenti di istoni, tutti di natura basica. Per questo motivo possono instaurare uno stretto legame con il DNA, di natura acida.
I quattro istoni principali, H2A, H2B, H3 e H4 hanno ciascuno una composizione simile anche nelle specie più diverse, mentre l’istone H1 è differente da specie a specie.
La cromatina può presentare vari livelli di organizzazione:
Aspetto moniliforme: si presenta come un filo di perle, cioè come una serie di perle spesse 10 nm e collegate tra loro da un filamento di DNA. L’aspetto moniliforme non rispecchia la vera struttura della cromatina, ma è un artefatto di tecnica, in cui viene eliminato l’istone H1. Si osserva quando la cromatina viene trattata per essere studiata al microscopio elettronico
Fibra di 10 nm: con trattamenti meno drastici è stato osservato che la cromatina si presenta come una fibra di 10 nm in cui sono presenti delle unità ripetitive a stretto contato tra loro, dette nucleosomi. In ogni nucleosoma i quattro istoni H2A, H2B, H3 e H4 sono disposti in ottameri contenenti due molecole di ciascuna proteina attorno ai quali vi si avvolge il DNA, all’esterno. I nucleosomi sono a stretto contatto tra di loro e sono localizzati a intervalli di 200 coppie di basi di DNA. L’istone H1 si trova tra un nucleosoma e l’altro. Nella fibra di 10 nm la catena di DNA da 5 a 7 volte più compatta rispetto all’aspetto moniliforme, ma ancora 1000 volte meno rispetto ai cromosomi metafasici
Fibra spessa: ha diametro variabile tra 20 e 30 nm e rappresenta la probabile struttura della fibra inattiva. Si forma in seguito all’avvolgimento della fibra di 10 nm in un solenoide. Il DNA raggiunge una compattezza pari a 40 volte quella iniziale, e per raggiungere la compattezza di un cromosoma metafasico deve ripiegarsi ancora un centinaio di volte.