Solut hajottavat proteiineja monista syistä aina niiden inaktivoinnista käytön jälkeen ja avustamisesta solusignalointiin. Tämä prosessi, joka tunnetaan proteiinin hajoamisena tai proteolyysinä, tapahtuu jatkuvasti solujen sisällä. Proteiinipitoisuuksien on pysyttävä tietyillä tasoilla, jotta solut voivat toimia kunnolla, joten soluilla on erilaisia tapoja sulattaa nämä molekyylit.
Eri proteiinit hajoavat eri nopeuksilla. Rakenteelliset proteiinit ja entsyymit kestävät yleensä pidempään kuin säätelyproteiinit, ja niiden puoliintumisajat voivat olla yhdestä kolmeen päivää. Proteiinista riippuen alle 10% käytettävissä olevista molekyyleistä 100%: iin voidaan hajottaa joka tunti.
Proteiinin hajoaminen vaatii energiaa adenosiinitrifosfaatin (ATP) muodossa. ATP: tä kuluttavat erityiset soluentsyymit, nimeltään proteaasit, joiden tehtävänä on pilkkoa proteiinit aminohappoihinsa. Proteolyysin energiantarpeen vuoksi tämä ei tapahdu vain satunnaisesti. Tietyt yhdisteet voivat sen sijaan merkitä proteiinit tuhoutumaan.
Säätelyproteiineille, joita on olemassa vain 5–120 minuuttia ennen hajoamista, pienellä proteiinilla ubikitiinillä on rooli. Pidempiaikaiset proteiinit voidaan merkitä ubikitiinillä niiden tuhoamista varten. Tämä varoittaa suurempia proteaasikomplekseja, joita kutsutaan proteasomeiksi, että proteiini on hajotettava. Proteiini otetaan proteasomin sisälle ja pilkotaan sen sisälle, joka on sekä solun ytimessä että solurungossa.
Proteaaseja, jotka edistävät proteiinien hajoamista ja sisältävät proteasomin, ei valmisteta aktiivisissa muodoissaan. Ne on luotu esiproteiineiksi, jotka ovat kooltaan suurempia. Näiden proteiinien aktivointi vaatii yleensä estävän proteiinin poistamisen tai tietyn alueen katkaisun proteiinista.
On olemassa useita entsyymejä, jotka kykenevät hajottamaan proteiineja. Jokainen niistä pilkkoo aminohappojen välillä olevia hiili-typpi-peptidisidoksia. Seriiniproteaaseissa on entsyymejä, kuten trypsiiniä ja elastaasia, jotka käyttävät aminohapposeriinin jäännöstä hyökätäkseen peptidisidoksen kimppuun. Muut proteaasit käyttävät sinkkiä, aspartaattitähteitä tai muita molekyylejä edistääkseen peptidisidoksen katkeamista.
Rakenteet, joita kutsutaan lysosomeiksi, voivat myös hajottaa proteiineja epäspesifisellä tavalla. Nämä ovat suljettuja osastoja soluseinän sisällä. Ne kykenevät ottamaan proteiineja ja sulattamaan ne nopeasti.
Tarkat ruoansulatusnopeudet riippuvat tietyistä olosuhteista. Esimerkiksi ravinteiden puute nopeuttaa näitä määriä. Vähemmän välttämättömät molekyylit joutuvat ensin proteiinien hajoamiseen, koska niiden proteolyysi vapauttaisi aminohapot muodostaen enemmän tarvittavia proteiineja.