Proteiner utför cellens arbete. De katalyserar reaktioner, transporterar molekyler, tillhandahåller struktur, överför signaler och försvarar mot infektion. De är stora molekyler gjorda av aminosyror som är sammanlänkade i en kedja. Aminosyrornas sekvens avgör hur kedjan veckas, och den vikta formen avgör funktionen. Det finns cirka 20 000 proteinkodande gener i det mänskliga genomet, men många fler proteiner, på grund av alternativ splitsning och posttranslationella modifieringar.

Proteiner har fyra strukturnivåer. Den primära strukturen är aminosyrasekvensen. Den sekundära strukturen är lokal veckning till alfahelixar och beta-skikt. Den tertiära strukturen är den övergripande tredimensionella formen av en enda polypeptid. Den kvaternära strukturen är arrangemanget av flera polypeptider till ett komplex. Formen stabiliseras av vätebindningar, disulfidbryggor, hydrofoba interaktioner och jonbindningar.

Proteiner studeras inom proteomik, den storskaliga analysen av proteinuttryck, modifiering och interaktion. De produceras industriellt för terapeutiskt bruk, som insulin och monoklonala antikroppar. De är konstruerade för förbättrad stabilitet och aktivitet. De riktas mot läkemedel som blockerar eller förstärker deras funktion.

Felveckning av proteiner orsakar sjukdomar som Alzheimers, Parkinsons och cystisk fibros. Att förstå hur proteiner veckas och fungerar är en av biologins stora utmaningar.