Šūnas sadala olbaltumvielas dažādu iemeslu dēļ, sākot no to inaktivēšanas pēc lietošanas līdz palīdzībai šūnu signalizācijā. Šis process, kas pazīstams kā proteīna sadalīšanās vai proteolīze, nepārtraukti notiek šūnu iekšienē. Lai šūnas pareizi funkcionētu, olbaltumvielu līmenim ir jāpaliek noteiktā līmenī, tāpēc šūnām ir dažādi veidi, kā šīs molekulas sagremot.
Dažādi proteīni sadalās dažādos ātrumos. Strukturālie proteīni un fermenti mēdz kalpot ilgāk nekā regulējošie proteīni, un to pussabrukšanas periods var būt no vienas līdz trim dienām. Atkarībā no olbaltumvielām katru stundu var sadalīties no mazāk nekā 10% pieejamo molekulu līdz 100%.
Olbaltumvielu sadalīšanai nepieciešama enerģija adenozīna trifosfāta (ATP) veidā. ATP patērē īpaši šūnu enzīmi, ko sauc par proteāzēm, kuru uzdevums ir sagremot olbaltumvielas to sastāvā esošajās aminoskābēs. Proteolīzes enerģijas nepieciešamības dēļ tas nenotiek vienkārši nejauši. Tā vietā daži savienojumi var iezīmēt olbaltumvielas iznīcināšanai.
Regulējošajiem proteīniem, kas pastāv tikai 5 līdz 120 minūtes pirms sadalīšanās, mazajam proteīnam ubikvitīnam ir nozīme. Ilgāk dzīvotspējīgus proteīnus var marķēt ar ubikvitīnu, lai atzīmētu to iznīcināšanu. Tas brīdina lielākus proteāzes kompleksus, ko sauc par proteasomām, ka proteīns ir jāsadala. Olbaltumvielas tiek uzņemtas proteasomas iekšpusē un sagremotas – struktūra, kas pastāv gan šūnas kodolā, gan šūnas ķermenī.
Proteāzes, kas veicina olbaltumvielu sadalīšanos un satur proteasomu, netiek ražotas to aktīvajās formās. Tie ir izveidoti kā pirmproteīni, kuru izmērs ir lielāks. Šo proteīnu aktivizēšanai parasti ir jānoņem inhibējošais proteīns vai jāsadala noteikta vieta uz proteīna.
Pastāv vairāki enzīmi, kas spēj noārdīt olbaltumvielas. Katrs no tiem sašķeļ oglekļa-slāpekļa peptīdu saites, kas pastāv starp aminoskābēm. Serīna proteāzēm ir tādi enzīmi kā tripsīns un elastāze, kas izmanto aminoskābes serīna atlikumu, lai uzbruktu peptīdu saitei. Citas proteāzes izmanto cinka, aspartāta atlikumus vai citas molekulas, lai veicinātu peptīdu saites pārraušanu.
Struktūras, ko sauc par lizosomām, var arī nespecifiskā veidā noārdīt olbaltumvielas. Tie pastāv kā noslēgti nodalījumi šūnas sienā. Viņi spēj ātri uzņemt olbaltumvielas un tos sagremot.
Precīzs gremošanas ātrums ir atkarīgs no noteiktiem apstākļiem. Piemēram, barības vielu trūkums paātrinās šīs likmes. Mazāk būtiskas molekulas vispirms tiek pakļautas olbaltumvielu sadalīšanai, jo to proteolīze atbrīvotu aminoskābes, lai veidotu vairāk nepieciešamās olbaltumvielas.