תהליך שכפול הכרומוזומים במהלך חלוקת התא דורש שיבוש כלל גנומי והרכבה מחדש של כרומטין. מבנה הכרומטין חייב לעבור בתורשה, להרכיב מחדש ולתחזק במדויק בתאי הבת כדי להבטיח את התפשטות השושלת.

היחידה הבסיסית של הכרומטין היא הנוקלאוזום (nucleosome), המורכב מדנ"א הכרוך סביב חלבוני היסטון אוקטמריים ומקטעים קצרים של דנ"א מקשר המפרידים בין נוקלאוזומים בודדים. לחלבוני ההיסטון שבנוקלאוזומים יש קצוות N-טרמינליים הבולטים מחוץ לליבה, ומספקים אתרים לשינויים קוולנטיים שונים המווסתים את מבנה הכרומטין ותפקודו.

במהלך השכפול, כאשר הדנ"א משתחרר, נוקלאוזומים הוריים משתבשים, וחלבוני היסטון משתחררים. עם התקדמות השכפול והיווצרות גדילי הבת, מורכבים ההיסטונים ההוריים וחלבוני ההיסטון הנוספים המסונתזים בשלב S, ומאפשרים היווצרות נוקלאוזומים.

השינויים שלאחר התרגום של ההיסטונים ותחומים אפיגנטיים אחרים בדנ"א משוכפלים גם הם בנאמנות בגנום הבת.

מבנה הכרומטין משפיע על ביטוי גנים

בתוך התא, החלק העיקרי של הגנום נותר בלתי נגיש לגורמי שעתוק, מכיוון שרצפי הדנ"א המווסתים והקידודים קיימים בעיקר חבויים בתוך הנוקלאוזומים. כדי שגן יוכל להתבטא, יש צורך ליצור אתרים נגישים לקשירת גורמי שעתוק וגם לשנות את ההיסטונים כדי לארגן מחדש את מבנה הכרומטין וליצור סביבה מתירנית לשעתוק.

קומפלקסים ספציפיים של גורמים רגולטוריים מעורבים בפתיחת אזורים מקומיים של הכרומטין על ידי עקירה או הפרעה של נוקלאוזומים. שינויים לאחר תרגום של זנב ההיסטון משמשים לשמירה על מצב שעתוק פעיל או לא פעיל. שינויים ספציפיים בזנב ההיסטון יכולים להקל על רמת דחיסת הדנ"א, להקל על היציבות והתזוזה של נוקלאוזומים, ולספק גישה למכונות שעתוק כדי להשפיע על ביטוי גנים.