Τα νουκλεοσώματα είναι τα σωματίδια στο DNA που είναι υπεύθυνα για τη συμπύκνωση και τη μεταγραφή και μπορεί επίσης να φέρουν κληρονομικές πληροφορίες. Κάθε νουκλεόσωμα έχει διάμετρο περίπου 10 nm και αποτελείται από κλώνους DNA τυλιγμένους με σπειροειδή τρόπο γύρω από έναν πυρήνα απλής πρωτεΐνης που ονομάζεται ιστόνη. Τα νουκλεοσώματα βρίσκονται στον πυρήνα ενός κυττάρου και όταν συνδέονται με το DNA, σχηματίζουν μία από τις επτά μορφές χρωματίνης.
Όταν τα νουκλεοσώματα προσκολλώνται σε κλώνους DNA ως επαναλαμβανόμενες υπομονάδες, η δομή μοιάζει με μια «σειρά από σφαιρίδια». Ενώ σε αυτή τη μορφή, το DNA υφίσταται ενεργή μεταγραφή, τη διαδικασία μέσω της οποίας το DNA μετατρέπεται σε RNA. Το DNA δεν μετατρέπεται απευθείας σε πρωτεΐνες για να αποφευχθούν λάθη και μόλυνση.
Η δομή του νουκλεοσώματος επικεντρώνεται γύρω από την πρωτεΐνη ιστόνης. Η ιστόνη είναι μια απλή πρωτεΐνη με υψηλές συγκεντρώσεις αμινοξέων, τα οποία είναι τα βασικά δομικά στοιχεία των γονιδίων. Κάθε πυρήνας ιστόνης περιέχει ζεύγη καθενός από τους τέσσερις τύπους πρωτεϊνών ιστόνης, που σχηματίζει το οκτωμερές ιστόνης. Γύρω από το οκτωμερές ιστόνης τυλίγονται 146 ζεύγη βάσεων DNA στην υπερέλικτη μορφή του, σχηματίζοντας μαζί το νουκλεόσωμα.
Τα νουκλεοσώματα είναι η «συσκευασία» του DNA στον πυρήνα ενός κυττάρου και η δομή της υπογραφής είναι αυτή που καθορίζει την προσβασιμότητα του DNA. Οι χημικές ουσίες που είναι υπεύθυνες για τη μεταγραφή δεν μπορούν να συνδεθούν με τη χρωματίνη εάν ένα νουκλεόσωμα βρίσκεται στο δρόμο, επομένως οι πρωτεΐνες μεταγραφής πρέπει πρώτα να αποβάλουν εντελώς το νουκλεόσωμα ή να το ολισθήσουν κατά μήκος του μορίου DNA μέχρι να εκτεθεί η χρωματίνη. Μόλις αυτό το τμήμα του DNA μεταγραφεί σε RNA, τα νουκλεοσώματα αφήνονται να επιστρέψουν στην αρχική τους θέση.
Εάν εκτείνονταν σε ευθεία γραμμή, το DNA σε κάθε πυρήνα θηλαστικού θα είχε μήκος περίπου δύο μέτρα, αλλά ο πυρήνας ενός κυττάρου θηλαστικού έχει διάμετρο μόλις 10 μικρόμετρα. Είναι η πολύπλοκη δράση αναδίπλωσης των νουκλεοσωμάτων που επιτρέπουν στο DNA να χωρέσει στον πυρήνα. Η εμφάνιση «σφαιρίδια σε μια χορδή» προέρχεται από «συνδετικό» DNA που συνδέει κάθε νουκλεόσωμα για να σχηματίσει μια ίνα διαμέτρου περίπου 10 nm. Παρουσία της ιστόνης Η1, επαναλαμβανόμενες αλυσίδες νουκλεοσωμάτων μπορούν να σχηματίσουν αλυσίδες διαμέτρου 30 nm, με πολύ πιο πυκνή αναλογία πλήρωσης. Η παρουσία Η1 στον πυρήνα του νουκλεοσώματος έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση πλήρωσης, καθώς οι γειτονικές πρωτεΐνες αντιδρούν για να ξεκινήσουν αλληλουχίες αναδίπλωσης και βρόχου που επιτρέπουν τόσες πολλές πληροφορίες να περιέχονται σε μια τόσο μικροσκοπική συσκευασία. Ακόμη και σήμερα, ο ακριβής μηχανισμός πλήρωσης που ξεκίνησε από τα νουκλεοσώματα δεν είναι πλήρως κατανοητός.