Białka odgrywają kluczową rolę w określaniu fizycznej struktury chromosomu. Najliczniejsze z nich to małe, dodatnio naładowane białka zwane histonami. Ten dodatni ładunek pozwala im ściśle kojarzyć się z ujemnie naładowanym DNA.

Na pewnych etapach cyklu komórkowego DNA jest ciasno owinięty wokół określonych typów histonów, tworząc struktury zwane nukleosomami. Nukleosomy są często opisywane jako "koraliki" na "sznurku" DNA.

Nukleosom składa się z kilku kluczowych elementów. Pierwszym z nich jest oktamer białek histonowych, po dwie cząsteczki H2A, H2B, H3 i H4.

Następnie nukleosom ma również DNA o długości 145 -147 pz owinięte wokół oktamera białkowego prawie dwa razy.

Razem oktamer histonowy i owinięte wokół niego DNA są znane jako cząstka rdzenia nukleosomu.

Każdy z histonów w cząstce rdzenia nukleosmu ma mały, dodatnio naładowany ogon składający się z 11-27 aminokwasów.

Ogony wystają z cząstki rdzenia nukleosomu i pomagają w utrzymaniu związku ujemnie naładowanego DNA i histonów. Co więcej, ogony histonowe mogą wchodzić w interakcje z ogonami sąsiednich cząstek rdzeniowych, co ułatwia pakowanie DNA.

Piąty typ histonu, H1, odgrywa kluczową rolę w strukturze nukleosomów, chociaż nie jest częścią cząstki rdzenia nukleosomu. H1 wiąże się z DNA w miejscu, w którym się łączy, a następnie opuszcza oktamer, działając jak zacisk i utrzymując DNA na miejscu.

Wreszcie, nukleosom obejmuje również odcinek DNA łącznika przylegający do cząstki rdzenia nukleosomu. DNA łącznikowe, które oddziela każdą cząstkę rdzenia, może mieć różną długość, od około 30 do 40 par zasad, między typami komórek.

Podczas gdy terminy nukleosom i cząstka rdzenia nukleosomu są często używane zamiennie, nukleosom w rzeczywistości odnosi się do cząstki rdzenia nukleosomu i sąsiedniego DNA łącznika.

W sumie nukleosomy są w stanie zredukować długą cząsteczkę DNA do nici chromatyny, która ma około jednej trzeciej swojej pierwotnej długości.