يمكن أن تشكل البروتينات مجمعات متجانسة مع وحدة أخرى من نفس البروتين أو مجمعات غير متجانسة بأنواع مختلفة. تتجمع معظم مجمعات البروتين تلقائيًا تلقائيًا عبر مسارات مرتبة، بينما تحتاج بعض البروتينات إلى عوامل تجميع توجه تجميعها الصحيح. على الرغم من ازدحام البيئة داخل الخلايا، تتفاعل البروتينات عادةً مع شركائها المناسبين وتشكل مجمعات وظيفية.

تتجمع العديد من الفيروسات ذاتيًا في وحدة تعمل بكامل طاقتها باستخدام الخلية المضيفة المصابة لإنتاج جميع المكونات الضرورية. يعد فيروس فسيفساء التبغ (TMV) مثالًا كلاسيكيًا على مركب تجميع ذاتي من وحدات البروتين الفرعية والحمض النووي الريبي. تعد عملية التجميع الذاتي لـ TMV أساساً لبعض جزيئات الفيروسات العلاجية المصممة لتوصيل الدواء.

تتجمع بعض مركبات البروتين ذاتيًا فقط بسبب الطفرات أو الاضطرابات. الهيموغلوبين، البروتين الحامل للأكسجين الموجود في خلايا الدم الحمراء، هو رباعي نوعين من وحدتين ألفا وبيتا. ومع ذلك، في فقر الدم المنجلي، تحل طفرة نقطة واحدة محل حمض أميني محب للماء - الجلوتامين مع فالين كاره للماء. هذا يخلق بقع لزجة كارهة للماء على الجانبين المعاكس للهيموجلوبين رباعي الهيموجلوبين. في بيئة الخلايا المائية، تلتصق البقع الكارهة للماء على جزيئات خضاب الدم المختلفة، وتتجمع في ألياف طويلة وصلبة. هذه الألياف تغير خلايا الدم الحمراء '؛ من شكل كروي إلى شكل هلال.