泛素是壹種廣泛存在於真核細胞中的小分子蛋白質，大小為76個氨基酸殘基。泛素可以通過酶促反應相互連接，從而介導目標蛋白的降解。
化學反應
發生壹系列催化反應，整個過程稱為泛素化信號通路。第壹步，泛素激活酶(也稱為E1)水解ATP並腺苷酸化泛素分子。然後泛素被轉移到E1活性中心的半胱氨酸殘基上，伴隨著第二個泛素分子的腺苷酸化。然後腺苷酸泛素分子被轉移到第二種酶泛素結合酶(E2)的半胱氨酸殘基上。最後，高度保守的泛素連接酶(E3)家族的成員(根據底物蛋白而變化)識別需要泛素化的特定靶蛋白，並催化泛素分子從E2轉移到靶蛋白。壹般來說，在目標蛋白能夠被26S蛋白酶體識別之前，它必須在K48或K11處被至少四個泛素單體連接的多聚泛素鏈標記。然而，最近的研究也表明，由兩個泛素單體形成的泛素鏈可以被蛋白酶體更有效地降解。壹般來說，E3使這個系統具有底物特異性，而E2或E2-E3決定了底物上泛素鏈的類型。E1、E2和E3蛋白的數量取決於生物體和細胞類型，人體內存在大量不同的E3蛋白，這表明泛素-蛋白酶體系統可以作用於大量的靶蛋白。
泛素化蛋白如何被蛋白酶體識別還沒有完全弄清楚。泛素受體蛋白在N末端有壹個泛素樣結構域和壹個或多個泛素結合結構域。泛素樣結構域可以被19S調控顆粒識別，而泛素結合結構域可以通過形成三螺旋束來結合泛素。這些受體蛋白可能能夠與泛素化蛋白結合並將其攜帶至蛋白酶體，但這種結合的特異性和調節機制尚不清楚。最後，標記的蛋白質被蛋白酶分解成更小的肽、氨基酸和可重復使用的泛素。
2004年，aaron ciechanover、avram hershko和Owen Ross因發現泛素介導的蛋白質降解過程而獲得諾貝爾化學獎。