Antes de uma célula se poder dividir, ela deve replicar com precisão todos os seus cromossomas, incluindo o DNA e as suas proteínas associadas, histonas e não histonas. Este processo começa em numerosas origens de replicação durante a fase S do ciclo celular em cada um dos cromossomas de uma célula simultaneamente. Certos nucleótidos podem funcionar como origens de replicação, mas essas sequências não estão bem definidas - especialmente em espécies eucarióticas complexas e multicelulares. O comprimento do DNA que abrange uma origem de replicação e os seus dois respectivos terminais de replicação, onde garfos de replicação adjacentes irão eventualmente fundir, é chamado de replicão. A replicação do DNA progride dessa forma, em grupos de origens de cada vez, até atingir os telómeros, que têm o seu próprio processo de replicação especializado. Neste ponto, quando a célula está na fase M e pronta para se dividir, a massa cromossómica da célula duplicou de forma eficaz.

Enquanto a replicação do DNA progride, novas proteínas histonas são sintetizadas e novas partículas de núcleos de histonas são formadas. Estas proteínas são tão importantes para a função cromossómica como o DNA, uma vez que as histonas são críticas para a estrutura física do cromossoma.

Origens de Replicação

A replicação do DNA começa em certas sequências de nucleótidos chamadas origens de replicação. Estes locais interagem com proteínas iniciadoras especializadas que iniciam o processo de separação e replicação do DNA. Definir e quantificar estas sequências tem-se revelado difícil, especialmente em espécies eucarióticas complexas e multicelulares. Por exemplo, o grande tamanho do genoma humano exigiria dezenas de milhares de origens de replicação em todos os cromossomas. No entanto, a contagem destes locais é difícil porque não existe um consenso claro sobre sequências de origem específicas. É provável que as origens da replicação sejam definidas por uma combinação de sequências de nucleótidos, várias proteínas, e estrutura de cromatina.

Replicação de Histonas

As histonas são proteínas responsáveis pelo empacotamento do DNA em cromatina e, em seguida, em cromossomas. Por isso, as histonas são críticas para a estrutura física e função do cromossoma eucariótico. Durante a replicação cromossómica, novas histonas também devem ser sintetizados para empacotar o novo DNA em nucleossomas. À medida que o garfo de replicação avança, as histonas novas e antigas são novamente montadas aleatoriamente nas células filhas.