四次構造
タンパク質の多くは2本以上のポリペプチド鎖の集合体であるが、このような巨大な集合体における個々のポリペプチド鎖のことをサブユニットと呼ぶ。サブユニットの三次構造に加え、複数のサブユニットから成るタンパク質では四次構造、つまりサブユニット同士が集合する空間配置が関わってくる。複数のサブユニットから成り、多彩な機能を持つ酵素をホロ酵素(holoenzyme)と呼ぶことがある。ホロ酵素における一部の部位を調節サブユニットと呼び、機能中心部位を触媒サブユニットと呼ぶ。四次構造を持つタンパク質の例に、ヘモグロビン、DNAポリメラーゼ、イオンチャネルなどがある。ヌクレオソームや微小管のように、多タンパク複合体と呼ばれるタンパク質の集合体も同様に四次構造を持つ。四次構造の変化は、個々のサブユニットのコンフォメーション変化や、個々のサブユニット相対位置の再編成を経て起こる。多くのタンパク質が調節を受けたり生理的機能を遂行するのは、このような四次構造変化により多量体酵素の協同性やアロステリック効果が誘発されることによる。
上記の定義は生化学の古典的アプローチに基づき、タンパク質とタンパク質性機能単位の区別が困難だった時代に成立したものである。近年、研究者たちはタンパク質の四次構造を考える時にタンパク質間相互作用に焦点を当て、タンパク質の集合体は全てタンパク質複合体として考えるようになった。