蛋白质合成后，在执行完功能、衰老后或在执行功能过程中，甚至在执行功能前的成熟及加工运输过程中，可以被机体降解；正常机体功能需要不同蛋白质以稳定水平存在，而蛋白质合成与降解的相对速度大小决定了体内蛋白质含量。因此，蛋白质降解也是调节蛋白质功能的重要因素。
哺乳动物体内蛋白质降解有两条基本途径，一是溶酶体，主要降解细胞吞入的胞外蛋白质；另一条为泛素-蛋白酶体途径（ubiquitin proteasome pathway，UPP），主要降解细胞内泛素化的蛋白质，是细胞质和细胞核内依赖于ATP、非溶酶体途径的蛋白质降解通路，能高效并高度选择性地进行细胞内蛋白质降解，尤其是对半衰期短、癌基因产物及变性、变构蛋白等。
泛素-蛋白酶体途径主要由泛素（ubiquitin，Ub）、特异性泛素激活酶（ubiquitin-activating enzyme，E1）、泛素结合酶（ubiquitin-conjugating enzyme，E2）、泛素连接酶（ubiquitin ligase，E3）、蛋白酶体（proteasome）组成；蛋白质降解是在这些酶的依次作用下发生底物蛋白质泛素化及泛素化蛋白质最后被降解为小肽的过程。泛素首先被E1活化，然后被转移至E2，通过E3的催化作用或直接通过泛素结合作用，泛素被转运至目标蛋白；泛素化的实质是泛素羧基（C）端氨基酸残基与目标蛋白质赖氨酸残基的ε-氨基以共价键连接，该酶促反应反复进行，通过泛素分子间第48位赖氨酸连接，在蛋白质分子上形成多聚泛素链；多聚泛素为启动降解信号，可被26S蛋白酶体识别并最终将目标蛋白质降解。
泛素-蛋白酶体途径对于疾病发生表现出正、负性双向影响。在某些有害环境下，如氧化应激、内质网应激和老化过程中，蛋白质因受损害而发生折叠错误；正常情况下，即使是新合成蛋白质，在翻译后修饰加工过程中，受损害的蛋白质会被泛素-蛋白酶体系统识别、降解，从而将其清除；但如果该系统出现功能障碍，不能将受损蛋白降解清除，就会使其在细胞内积聚，造成细胞功能障碍，引起相应疾病。相反，当该系统功能异常增强时，可能使某些行驶正常功能的蛋白质被降解，导致蛋白功能紊乱或细胞结构破坏，引发疾病。如载脂蛋白（apolipoprotein，apo）主要作为脂类的运输载体，具有稳定脂蛋白颗粒结构、修饰并影响脂蛋白代谢有关酶的活性，而机体泛素-蛋白酶体功能障碍，可导致血浆中apo含量异常升高或降低，引发血浆脂蛋白代谢紊乱，是高脂血症、动脉粥样硬化、冠心病、卒中等心脑血管疾病的重要病因。同样，阿尔茨海默病（AD）患者中发现脑组织泛素-蛋白酶体活性下降，其淀粉样蛋白（amyloid protein β，Aβ）在病理状态下可通过抑制26S蛋白酶体活性而影响泛素依赖性蛋白质的降解。