Kovalentne modifikacije amino-terminalnih završetaka histona u nukleosomima imaju ključnu ulogu u većini bioloških procesa koji su uključeni u ekspresiju i regulaciju gena. Istraživanja u posljednjih nekoliko godina otkrivaju da se te modifikacije sastoje od acetilacije, metilacije, ubikvitinacije, fosforilacije, sumoilacije itd. Acetilacija histona regulirana je djelovanjem dvaju enzima, histonske acetiltransferaze (HAT) i histonske deacetilaze. Fosforilacija se odvija na serinima, treoninima i tirozinima i to pretežno na N-terminalnom histonskom repu. Metilacija histona javlja se samo na argininima i lizinima. Ubikvitinacija se odnosi na post-translacijsku modifikaciju amino skupine lizinskog ostatka kovalentnim vezanjem jednog ili više ubikvitinskih monomera. Sumoilacija je modifikacija koja je povezana s ubikvitinacijom i uključuje kovaletno vezanje SUMO proteina na lizinske ostatke histona. ADP ribozilacija je post-translacijska modifikacija definirana dodatkom ADP-ribozne komponente na protein koji koristi NAD+ kao supstrat. Posljednjih godina, inhibicija histon deacetilaza (HDAC) pojavila se kao potencijalna strategija za epigenetske promjene povezane s rakom. Nekoliko klasa HDAC inhibitora pokazalo je da imaju snažne i specifične anti-tumorske aktivnosti u predkliničkim istraživanjima.