Las histonas son proteínas básicas que se encuentran en los núcleos (singular: núcleo) de las células. Estas proteínas ayudan a organizar cadenas muy largas de ADN, el «modelo» genético de todos los seres vivos, en estructuras condensadas que pueden caber en espacios comparativamente pequeños dentro del núcleo. Piense en ellos como carretes, que permiten que quepa una gran cantidad de hilo dentro de un cajón pequeño de lo que sería el caso si se enrollaran largas tiras de hilo y se arrojaran dentro del cajón.

Las histonas no sirven simplemente como andamiaje para las hebras de ADN. También participan en la regulación de genes al afectar cuándo ciertos genes (es decir, longitudes de ADN asociadas con un solo producto de proteína) se «expresan» o se activan para transcribir ARN y, en última instancia, el producto de proteína que un gen determinado lleva instrucciones para hacer. Esto se controla alterando ligeramente la estructura química de las histonas a través de procesos relacionados llamados acetilación y desacetilación.

Las proteínas histonas son bases, lo que implica que llevan una carga neta positiva. Dado que el ADN tiene carga negativa, la histona y el ADN se asocian fácilmente entre sí, lo que permite que ocurra el «enrollamiento» mencionado anteriormente. Un solo caso de muchas longitudes de ADN que se envuelven alrededor de un complejo de ocho histonas forma lo que se llama un nucleosoma. Tras el examen microscópico, los nucleosomas sucesivos de una cromátida (es decir, una hebra cromosómica) parecen cuentas en un hilo.

La acetilación de histonas es la adición de un grupo acetilo, una molécula de tres carbonos, a un «residuo» de lisina en un extremo de una molécula de histona. La lisina es un aminoácido, y los aproximadamente 20 aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas. Esto es catalizado por la enzima histona acetiltransferasa (HAT).

Este proceso sirve como un «interruptor» químico que hace que algunos de los genes cercanos en la cromátida tengan más probabilidades de ser transcritos en ARN, mientras que otros tienen menos probabilidades de ser transcritos. Esto significa que la acetilación del ADN a través de las histonas altera la función del gen sin cambiar realmente ningún emparejamiento de bases de ADN, un efecto denominado epigenético («epi» significa «sobre»). Esto ocurre porque los cambios en la forma del ADN exponen más «sitios de acoplamiento» para las proteínas reguladoras que, en efecto, dan órdenes a los genes.

La histona desacetilasa (HDAC) hace lo contrario de HAT; es decir, elimina un grupo acetilo de una porción de lisina de la histona. Aunque estas moléculas en teoría «compiten» entre sí, se han identificado algunos complejos grandes que contienen porciones tanto HAT como HDAC, lo que sugiere que se produce una gran cantidad de ajustes finos a nivel del ADN y la adición y sustracción de grupos acetilo.

HAT y HDAC juegan papeles importantes en los procesos de desarrollo en el cuerpo humano, y la falta de regulación adecuada de estas enzimas se ha asociado con la progresión de una serie de enfermedades, entre ellas el cáncer.