O processo de duplicação cromossômica durante a divisão celular requer a interrupção e remontagem da cromatina em todo o genoma. A estrutura da cromatina deve ser herdada, remontada e mantida com precisão nas células-filhas para garantir a propagação da linhagem.

A unidade básica da cromatina é o nucleossomo, consistindo de DNA enrolado em proteínas histonas octaméricas e pequenos trechos de DNA ligante separando nucleossomos individuais. As proteínas histonas dentro do nucleossomo têm suas extremidades N-terminais projetando-se para fora do núcleo, fornecendo locais para várias modificações covalentes que regulam a estrutura e a função da cromatina.

Durante a replicação, à medida que o DNA se desenrola, os nucleossomos parentais são interrompidos e as proteínas histonas são liberadas. À medida que a replicação progride e as fitas filhas se formam, as histonas parentais e as proteínas histonas adicionais sintetizadas durante a fase S são montadas, permitindo a formação de nucleossomos.

As modificações pós-traducionais das histonas e outros domínios epigenéticos no DNA também são fielmente reproduzidas no genoma filho.

A estrutura da cromatina influencia a expressão gênica

Dentro de uma célula, a maior parte do genoma permanece inacessível aos fatores de transcrição, pois as sequências regulatórias e codificadoras de DNA existem principalmente ocultas dentro dos nucleossomos. Para que um gene se expresse, é necessário criar locais acessíveis para que os fatores de transcrição se liguem e também modificar as histonas para reorganizar a estrutura da cromatina e criar um ambiente permissivo para a transcrição.

Complexos de fatores regulatórios específicos estão envolvidos na abertura de regiões localizadas da cromatina por deslocamento ou interrupção de nucleossomos. As modificações pós-traducionais da cauda das histonas servem para manter um estado transcricional ativo ou inativo. Modificações específicas na cauda das histonas podem facilitar o nível de compactação do DNA, facilitando a desestabilização e o deslocamento dos nucleossomos, fornecendo acesso para a maquinaria de transcrição influenciar a expressão gênica.