Розрізняють п'ять головних молекулярних форм гістонів - H1, H2A, H2B, H3 і H4. Все гістони, крім H1, мають глобулярную форму і відрізняються високою еволюційної консервативністю. Найбільш багатий на лізин гистон H1 відрізняється від інших гістонів тканинної і видовою специфічністю. Молекула його містить 223 амінокислотних залишку і формує в фізіологічних умовах три домену. Перший домен утворений 35 залишками на N-кінці і заряджений позитивно. Другий домен (з 36 по 121 залишок) формує глобулярную структуру, а решта залишки до C-кінця належать третій домену, який відрізняється фибриллярной формою і високою щільністю позитивного заряду.
Гістони взаємодіють в хроматині з ДНК, забезпечуючи просторову укладання її молекули в обмеженому обсязі ядра еукаріотичної клітини. Одночасно гістони, особливо гистон H1, беруть участь в регуляції активності генів. В ядрах еритроцитів птахів гистон H1 заміщений схожим на нього гістонів H5, який викликає тотальну конденсацію ДНК і повне придушення активності генів. Повна репресія генетичної активності спостерігається також в сперматозоїдах, причому у деяких комах, риб, птахів і плазунів гістони в ядрах цих клітин заміщуються на протаміни - короткі фібрилярні поліпептиди з молекулярною масою близько 5 кБ, які майже повністю складаються з основних амінокислот.
Кислі. або негістонові, білки хроматину утворюють значно більш різноманітну і численну групу, ніж гістони. Загальна кількість різних молекулярних форм негістонових білків в клітинах складає не менше 500. Багато з них, ймовірно, мають як видовий, так і тканинної специфічністю. Негістонові білки відрізняються високою метаболічної активністю і здатністю до посттрансляційних модифікаціям. Серед них є різні ферменти, що беруть участь у метаболізмі нуклеїнових кислот (полімерази, топоізомерази, метилаза, ендонуклеази) і білків (протеїнкінази, фосфатази, метилаза, ацетілази, протеази), транспортні та регуляторні білки, внутріядерні рецептори гормонів і ін.
Найбільш вивченими негістонових білками хроматину є група білків високої рухливості - HMG (high mobility group). Спочатку вони були виявлені як домішка до гістонів H1, відрізняючись більш високою електрофоретичної рухливістю. В даний час добре вивчені 5 білків цієї групи - HMG-1, -2, -14, -17, -20. Білки HMG-1 і HMG-2 (молекулярна маса 26 кД) мають близькі послідовності, вони здатні здобувати глобулярную форму і зв'язуватися з ДНК. Білки HMG-14 і HMG-17 (молекулярна маса близько 10 кД) також гомологични між собою, але відрізняються від попередніх білків, володіючи здатністю зв'язуватися з гистонами. Білок HMG-20, або убіквітин (молекулярна маса 8,5 кД), міститься не тільки в ядрі, але і в цитоплазмі. Він здатний ковалентно приєднуватися до C- кінця інших білків, прискорюючи їх протеоліз. Так, наприклад, при дозріванні еритроцитів видалення білків, вже виконали свою функцію, здійснюється шляхом АТФ-залежного протеолізу за участю убіквітину. В ядрі убиквитин приєднується до гістонів H2A, формуючи білок A24, який локалізований в місцях активної транскрипції ДНК. Все HMG-білки містять ДНК-зв'язуючий домен (HMG-домен), що складається з 80 амінокислотних залишків. Останнім часом цей домен виявлений і в інших білках хроматину, наприклад, в деяких регуляторах транскрипції.
Все HMG-доменні білки поділяються на два типи. До першого типу відносяться HMG-1, HMG-2 і білок UBF, який регулює РНК-полімерази I, синтезує рРНК. Ці білки є у всіх клітин, можуть містити кілька HMG-доменів, але не володіють селективністю до нуклеотидних послідовностей ДНК. Другий тип HMG-білків містить тільки один домен, який дізнається ділянки ДНК з високою специфічністю. Ці білки зустрічаються у обмеженого числа клітинних типів. Прикладом може служити транскрипційні фактор LEF-1, який характерний для лімфоцитів. Білки, які мають один HMG-домен, розпізнають і з високою ефективністю зв'язуються з нерегулярними структурами ДНК. До них відносяться одноцепочечниє ділянки, хрестоподібні хіазми, хімічно модифіковані ділянки та інші структури в молекулі ДНК.