يمكن أن تخضع البروتينات لأنواع عديدة من التعديلات اللاحقة للترجمة، غالباً استجابة للتغيرات في بيئتها. تلعب هذه التعديلات دوراً مهماً في وظيفة واستقرار هذه البروتينات. تشتمل الجزيئات المرتبطة تساهمياً على مجموعات وظيفية، مثل الميثيل، مجموعات الأسيتيل والفوسفات، وكذلك البروتينات الصغيرة، مثل يوبيكويتين. هناك حوالي 200 نوع مختلف من المنظمين التساهمي الذين تم تحديدهم.

تعدل هذه المجموعات أحماض أمينية معينة في البروتين. لا يمكن ربط مجموعات الفوسفات إلا تساهمياً بالأحماض الأمينية سيرين وثريونين وتيروزين، في حين لا يمكن ربط مجموعات الميثيل والأسيتيل إلا بالليسين.  ؛ تتم إضافة هذه المجموعات إلى البروتين وإزالتها منه بواسطة إنزيم أو زوج من الإنزيمات.  ؛ ؛ ؛ على سبيل المثال، يضيف أسيتيل ترانسفيراز مجموعة أسيتيل إلى بروتين، ويمكن أن يزيلها ديستيلاز. يمكن أن يكون لكل من هذه المعدلات تأثيرات مختلفة على البروتين المرتبط به اعتماداً على عدد التعديلات وموقعها. عندما يرتبط جزيء يوبيكويتين واحد تساهمياً بمستقبل معين على سطح الخلية، فإن هذا البروتين يكون هدفاً للالتقام الخلوي؛ من ناحية أخرى، عندما يتم ربط العديد من اليوبيكويتين معاً بهذا البروتين، يتم تمييزه كهدف للتحلل التحلل للبروتين.

يمكن أن يخضع بروتين واحد لتعديلات متعددة في وقت واحد للتحكم في وظيفته. أحد الأمثلة المعروفة لبروتين منظم بواسطة تعديلات تساهمية متعددة هو بروتين مثبط الورم، p53. ؛ يخضع p53 لمجموعة متنوعة من التعديلات استجابة لأنواع مختلفة من الإجهاد، بما في ذلك الإشعاع والمواد المسرطنة. تتضمن بعض التعديلات الفسفرة، والأستلة، والسومويليشن (sumoylation) استجابةً لإشعاعات الأشعة فوق البنفسجية وجاما. يمكن أن تختلف مواقع وأنواع التعديلات اعتماداً على عامل الإجهاد. أظهرت الدراسات أن الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما يمكن أن تؤدي إلى فسفرة السيرين 33، ولكن يمكن فسفرة السيرين 392 عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية ولكن ليس لأشعة جاما. يمكن أن تؤدي الأنواع الأخرى من الإجهاد، مثل التعرض لنقص الأكسجة ومضادات الأيض والأكتينوميسين D، إلى أستلة p53. يمكن أن تختلف التعديلات أيضاً بين أنواع الخلايا والكائنات المختلفة.