Protein homeostazı, vücuttaki hücrelerin protein moleküllerini uygun şekilde üretme, katlama ve devre dışı bırakma kabiliyetini ifade eder, böylece vücut dış koşullara ve iç koşullardaki değişikliklere cevap verebilir. Amino asit zincirlerinden oluşturulan proteinler, amaçlanan fonksiyonlarını yerine getirebilecek üç boyutlu yapılar oluşturmak için doğru katlama sırasına dayanır. Bu homeostazın bozulması, anormal şekilde katlanan, çalışma şeklini değiştirebilen ve bazı durumlarda hastalık durumlarını indükleyen proteinlere yol açabilir.
Genler, protein homeostazının korunmasında önemli bir etkiye sahiptir. Genleri eksprese etmek veya protein oluşturmak için hücrenin diğer bileşenleriyle etkileşime girmelerini sağlamak, bunun gerçekleştirilmesinin bir yoludur. Bir diğeri ise, şekilleri ve hareketleri yeni yapılmış proteinlerin uygun üç boyutlu yapılarında oluşumuna yardımcı olan katlama enzimleri adı verilen özel proteinlerin yaratılmasıdır. Proteinler belirli durumlar için artık gerekli olmadığında, yollar güvenli bir şekilde bertaraf edilmelerini sağlayan başka enzimler oluşturan genlerin ekspresyonuna yol açabilir. Proteinleri oluşturan bileşen amino asitleri bu bozulma gerçekleştikten sonra tekrar kullanılabilir.
Hücreler çeşitli yeni koşullara cevap verebilmelidir ve protein homeostazı bu süreçte önemli bir rol oynar. Ortamdan gelen sinyaller, hücrelerin bu yeni durumları yönetmelerine izin veren proteinlerin oluşumunu sağlayabilir. Bu sinyaller, organizmanın yanıt verdiği değişikliklerin derecesine bağlı olarak, tek bir hücrenin, tek bir organın veya hatta diğer organların içinden verilebilir.
Geri bildirim mekanizmaları ayrıca protein homeostazının korunmasına yardımcı olur ve bu geri bildirim ayrıca birden fazla organ içerebilir. Enzimler ve hücresel yapılar, doğru şekillenmelerine katlanmalarını sağlamak için yeni yapılan proteinlerle etkileşime girer. Bu katlama hakkındaki bilgiler hücrenin çekirdeğine veya hatta beyine gönderilebilir, bu da daha sonra yapılacak işlemler hakkında geri dönüş mesajları gönderebilir. Düzensiz proteinler, örneğin, yıkımlarını düzenleyen geri besleme sinyallerine yol açabilir.
Hastalık durumları rahatsız edici protein homeostazından kaynaklanabilir. Örneğin Alzheimer hastalığı, yanlış katlanmış bazı proteinlerin aşırı üretilmesine yol açabilecek geri bildirim mekanizmalarıyla ilgili problemleri içerebilir. Kistik fibroz gibi diğer koşullar, sağlıklı işlem için gerekli olan belirli proteinleri yaratmada yetersizliğe yol açan altta yatan faktörlere sahip olabilir. Yaşlanma sürecinin farklı yönleri, normalde homeostazın korunmasına yardımcı olan geribildirim ağlarının kademeli olarak bozulmasını da içerebilir.
