蛋白蛋白酶酶体体蛋白酶体是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一种巨型蛋白质复合物在真核生物中，蛋白酶体位于细胞核和细胞质中蛋白酶体的主要作用是降解细胞不需要的或受到损伤的蛋白质，这一作用是通过打断肽键的化学反应来实现能够发挥这一作用的酶被称为蛋白酶蛋白酶体是细胞用来调控特定蛋白质和除去错误折叠蛋白质的主要机制经过蛋白酶体的降解，蛋白质被切割为约 7-8 个氨基酸长的肽段；这些肽段可以被进一步降解为单个氨基酸分子，然后被用于合成新的蛋白质需要被降解的蛋白质会先被一个称为泛素的小型蛋白质所标记（即连接上）这一标记反应是被泛素连接酶所催化一旦一个蛋白质被标记上一个泛素分子，就会引发其它连接酶加上更多的泛素分子；这就形成了可以与蛋白酶体结合的“多泛素链”，从而将蛋白酶体带到这一标记的蛋白质上，开始其降解过程从结构上看，蛋白酶体是一个桶状的复合物，包括一个由四个堆积在一起的环所组成的“核心”（右图中蓝色部分），核心中空，形成一个空腔其中，每一个环由七个蛋白质分子组成中间的两个环各由七个 β 亚基组成，并含有六个蛋白酶的活性位点这些位点位于环的内表面，所以蛋白质必须进入到蛋白酶体的“空腔”中才能够被降解。
外部的两个环各含有七个 α 亚基，可以发挥“门”的作用，是蛋白质进入“空腔”中的必由之路这些 α 亚基，或者说“门”，是由结合在它们上的“帽”状结构（即调节颗粒，右图中红色部分）进行控制；调节颗粒可以识别连接在蛋白质上的多泛素链标签，并启动降解过程包括泛素化和蛋白酶体降解的整个系统被称为“泛素-蛋白酶体系统”蛋白酶体降解途径对于许多细胞进程，包括细胞周期、基因表达的调控、氧化应激反应等，都是必不可少的2004 年诺贝尔化学奖的获奖主题就是蛋白质酶解在细胞中的重要性和泛素在酶解途径的作用，而三位获奖者为阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和欧文·罗斯发现发现在发现泛素-蛋白酶体系统之前，细胞中的蛋白质降解被认为主要依赖于溶酶体，一种膜包裹的囊状细胞器，内部为酸性环境且充满了蛋白酶，可以降解并回收外源蛋白质以及衰老或损伤的细胞器然而，在对网织红血球的研究中发现，在缺少溶酶体的情况下，ATP 依赖的蛋白质降解依然能够发生；这一结果提示，细胞中存在另一种蛋白质降解机制1978 年，一些研究者发现这一新的降解机制有多种不同的蛋白质参与，在当时被认为是新的蛋白酶随后在对组蛋白修饰的研究工作中发现，组蛋白发生了意外的共价修饰：组蛋白上的一个赖氨酸残基与泛素蛋白 C-端的甘氨酸残基之间形成了共价连接，但其对应的功能未知。
而后又发现先前鉴定的一个参与新的降解机制的蛋白质，ATP 依赖的蛋白质水解因子 1（ATP-dependent proteolysis factor 1，APF-1），实际上就是泛素这些早期的工作导致了 1970 年代末和 1980 年代初，泛素-蛋白酶体系统在以色列技术工程学院（Technion – Israel Institute of Technology）阿夫拉姆·赫什科的实验室中发现，而阿龙·切哈诺沃是当时实验室中的一名研究生正是在福克斯詹士癌症中心（Fox Chase Cancer Center）欧文·罗斯的实验室做访问研究期间，赫什科提出了关键的概念性想法，而罗斯后来并没有对自己在其中的贡献加以强调[8]由于他们在发现泛素-蛋白酶体系统上的贡献，这三人一起分享了 2004年度的诺贝尔化学奖虽然 1980 年代中期，已经有电子显微学数据显示蛋白酶体的堆积环结构，但直到 1994 年，第一个蛋白酶体核心颗粒的原子分辨率结构才通过 X 射线晶体学获得解析至 2000 年，研究者用酵母中的 20S 核心颗粒与锥虫的 11S 调节颗粒构造了异源蛋白酶体复合物，并解析了这一复合物的结构。
但截止至 2007 年，还没有获得核心颗粒与真核生物中更为常见的 20S 调节颗粒的蛋白酶体复合物结构结结构和构和组组成成从上往下看核心颗粒的简化结构可以看出环结构存在七次轴对称蛋白酶体的组分通常根据它们的斯韦德贝里沉降系数（以“S”来标记）来命名最普遍的蛋白酶体的形式是 26S 蛋白酶体，其分子量约为 2000kDa，包含有一个 20S 核心颗粒和两个 19S 调节颗粒核心颗粒为中空结构，将剪切蛋白质的活性位点围在“洞”中；将核心颗粒的两端敞开，目的蛋白质就可以进入“洞”中核心颗粒的每一端都连接着一个 19S 调节颗粒，每个调节颗粒都含有多个 ATP 酶活性位点和泛素结合位点；调节颗粒可以识别多泛素化的蛋白质，并将它们传送到核心颗粒中除了 19S 调节颗粒外，还存在另一种调节颗粒，即 11S 颗粒；11S 调节颗粒可以以类似于 19S 颗粒的方式与核心颗粒结合；11S 颗粒可能在降解外源肽（如病毒感染后产生的肽段）上发挥作用20S 核心核心颗颗粒粒不同的生物体中，20S 核心颗粒中亚基的数量和差异性都有所不同；就亚基数量而言，多细胞生物比单细胞生物要多，真核生物比原核生物多所有的 20S 颗粒都由四个堆积的七元环所组成，这些环结构则是由两种不同的亚基构成：α 亚基为结构性蛋白，而 β 亚基则发挥主要的催化作用。
外部的两个环，每个环都含有七个 α 亚基，一方面作为调节颗粒的结合部，另一方面发挥“门”的作用，阻止蛋白质不受调控地进入核心颗粒的内部内部的两个环，每个环都含有七个 β 亚基，且包含蛋白酶活性位点，用于蛋白质水解反应蛋白酶体的大小在不同物种之间相当保守，其长和宽分别为约 150 和 115 其内部孔道宽为近 53 ，而入口处则只有 13 的宽度, 这就提示蛋白质要进入其中，需要先被至少部分去折叠在古菌（如 Thermoplasma acidophilum）中，所有的 α 亚基和所有的 β 亚基是等同的；而真核生物的蛋白酶体（如酵母）中，每个亚基都不相同，即 α 和 β 亚基都含有七种不同的亚基在哺乳动物中，β1、β2 和 β5 亚基具有催化作用；虽然它们有着共同的催化机制，但它们具有不同的底物特异性，分别为类胰凝乳蛋白酶型、类胰蛋白酶型和肽谷氨酰基肽水解（peptidyl-glutamyl peptide-hydrolyzing）在暴露于前炎症信号（如细胞因子，特别是 γ 干扰素）时，细胞应激反应会促使造血细胞表达另一些形式的 β 亚基，即 β1i、β2i 和 β5i由这些替代亚基所组装成的蛋白酶体又被称为“免疫蛋白酶体”（immunoproteasome），相对于正常形式的蛋白酶体，其底物特异性发生了变化。
19S 调节颗调节颗粒粒真核生物中的 19S 颗粒是由 19 个蛋白质组成的，并可以被分成两个部分：一个由 10 个蛋白质组成的可以与 20S 核心颗粒上的 α 环直接结合的基底，和一个由9 个蛋白质组成的结合多泛素链的盖子其中，10 个基底蛋白质中的 6 个具有 ATP 酶活性19S 和 20S 颗粒的结合需要 ATP 先结合到 19S 颗粒上的 ATP 结合位点ATP 的水解对于蛋白酶体降解一个连接泛素的折叠的蛋白质是必不可少的，而 ATP 水解所产生的能量主要是用于蛋白质的去折叠、核心颗粒的孔道开放还是两者皆有，则还不清楚截止到 2006 年，26S 蛋白酶体的结构还没有获得解析19S 颗粒的每个组分都有它们自己的调控作用Gankyrin，一个近期鉴定出的癌蛋白，是 19S 颗粒的组分之一，可以与细胞周期蛋白依赖性激酶 CDK4 紧密结合，并且通过与泛素连接酶 MDM2 的结合，在识别泛素化的 p53 蛋白中发挥作用Gankyrin 具有抗凋亡作用，其被发现在一些类型的肿瘤细胞（如肝癌细胞）中过表达11S 调节颗调节颗粒粒20S 核心颗粒也可以与第二种调节颗粒，即 11S颗粒相结合。
11S 调节颗粒又被称为 PA28 或 REG它是七聚体结构，不包含任何 ATP 酶，能够促进短肽而不是完整的蛋白质的降解这可能是因为由 11S 颗粒与核心颗粒所组成的复合物无法将大的底物去折叠11S 颗粒的调控机制与 19S 颗粒的机制类似，是通过其亚基的 C 末端结合核心颗粒，并诱发 α 环发生构象变化，从而打开 20S 核心颗粒的“门”，使得底物蛋白质可以进入核心颗粒11S 颗粒的表达受 γ 干扰素的诱导，并且负责与免疫蛋白酶体的 β 亚基一起生成结合到主要组织相容性复合体上的肽段组组装机制装机制蛋白酶体的组装是一个十分复杂的过程，这是因为必须将所有的数量众多的亚基正确地结合到一起才能形成一个有活性的核心颗粒复合物β 亚基被合成后，其 N 末端带有“前肽”（propeptide）；在组装 20S 颗粒的过程中，“前肽”通过翻译后修饰作用以暴露出活性位点整个组装过程虽然复杂，却也十分有序首先，将α 亚基组装为七元环，为对应的前 β 环提供模板，然后完成前 β 环的组装，这样一个七亚基的前 β 环和一个七亚基的 α 环就形成了半个核心颗粒对于 α 环的组装机制，目前还没有定论接着，两个半个核心颗粒之间的两个 β 环相结合，并触发苏氨酸依赖的“前肽”的自降解，从而暴露出活性位点，这就组装成了一个有活性的 20S 核心颗粒。
β 环之间的这种相互作用主要是由保守的 α 螺旋残基之间的盐桥和疏水相互作用来介导的；而通过突变这些保守残基，可以破坏蛋白酶体的组装，从而从另一方面证实了这些残基对于组装的重要性对于 19S 调节颗粒的组装和成熟过程的了解较少目前的看法认为 19S 调节颗粒是由两个不同的部分，即含 ATP 酶的基底部分和泛素识别的盖子部分组装而成其中，基底部分中的六个 ATP 酶可以通过卷曲螺旋（coiled-coil）的相互作用以配对的方式结合在一起调节颗粒中 19 个亚基的这样的组装顺序很可能是一种调控机制，用于阻止在组装完成之前将活性位点暴露出来蛋白蛋白质质降解降解过过程程泛素化和定靶泛素化和定靶需要被蛋白酶体降解的蛋白质会先被连接上泛素作为标记，即蛋白质上的一个赖氨酸与泛素之间形成共价连接这一过程是一个三酶级联反应，即需要有由三个酶催化的一系列反应的发生，整个过程被称为泛素化信号通路在第一步反应中，泛素活化酶（又被称为 E1）水解 ATP 并将一个泛素分子腺苷酸化接着，泛素被转移到 E1 的活性中心的半胱氨酸残基上，并伴随着第二个泛素分子的腺苷酸化被腺苷酸化的泛素分子接着被转移到第二个酶，泛素交联酶（E2）的半胱氨酸残基上。
最后，高度保守的泛素连接酶（E3）家族中的一员（根据底物蛋白质的不同而不同）识别特定的需要被泛素化的靶蛋白，并催化泛素分子从 E2 上转移到靶蛋白上靶蛋白在被蛋白酶体识别之前，必须被标记上至少四个泛素单体分子（以多泛素链的形式）因此，是 E3 使得这一系统具有了底物特异性 E1、E2 和 E3 蛋白的数量依赖于生物体和细胞类型，人体中就存在大量不同的 E3 蛋白，这说明泛素-蛋白酶体系统可以作用于数量巨大的靶蛋白多泛素化后的蛋白质是如何被蛋白酶体所识别的，还没有完全弄清泛素受体蛋白的 N 末端具有一个类泛素结构域，以及一至多个泛素结合结构域类泛素结构域可以被 19S 调节颗粒所识别，而泛素结合结构域可以通过形成三螺旋束来结合泛素这些受体蛋白可能能够结合多泛素化的蛋白质并将其携带到蛋白酶体，而关于这种结合的特异性和调控机制还不清楚泛素蛋白自身由 76 个残基所组成，以“泛素”为名是因为它在生物体中广泛存在：具有高度保守的序列并且存在于所有已知的真核生物体中真核生物中编码泛素的基因以串联重复（tandem repeat）的方式排列，这可能是因为大量转录的需要，为细胞生产足够多的泛素有人提出泛素是目前发现的进化速度最慢的蛋白质。
去折叠和移位去折叠和移位泛素化后的蛋白质（以下称为底物蛋白）被 19S 调节颗粒所识别，这一过程是一个 ATP 依赖的结合过程然后，底物蛋白必须进入 20S 核心颗粒的内部孔道，以便与位于其中的水解活性位点接触由于 20。