タンパク質は、多くの場合、環境の変化に応答して、多くの種類の翻訳後修飾を受ける可能性があります。これらの修飾は、これらのタンパク質の機能と安定性に重要な役割を果たします。共有結合分子には、メチル基、アセチル基、リン酸基などの官能基や、ユビキチンなどの小さなタンパク質が含まれます。約200種類の共有結合性調節因子が同定されています。

これらの基は、タンパク質の特定のアミノ酸を修飾します。リン酸基は、アミノ酸のセリン、スレオニン、チロシンにのみ共有結合できます。一方、メチル基とアセチル基はリジンにのみ結合できます。これらの基は、酵素または酵素のペアによってタンパク質に付加および除去されます。たとえば、アセチルトランスフェラーゼは、タンパク質にアセチル基を付加します。 そして、脱アセチル化酵素はそれを取り除くことができます。これらの各修飾剤は、修飾の数と位置に応じて、それが結合するタンパク質に異なる影響を与える可能性があります。単一のユビキチン分子が特定の細胞表面受容体に共有結合している場合、このタンパク質はエンドサイトーシスの標的となります。一方、このタンパク質に複数のユビキチンが結合していると、タンパク質分解の標的としてマークされます。

1つのタンパク質は、その機能を制御するために同時に複数の修飾を受けることができます。複数の共有結合修飾によって制御されるタンパク質のよく知られた例の1つは、腫瘍抑制タンパク質であるp53です。p53は、放射線や発がん性物質など、さまざまな種類のストレスに応答してさまざまな修飾を受けます。いくつかの修飾には、リン酸化、アセチル化、およびUVおよびガンマ線に応答したスモイル化が含まれます。変更の場所と種類は、ストレッサーによって異なります。研究によると、紫外線とガンマ線はセリン33のリン酸化を引き起こす可能性がありますが、セリン392は紫外線にさらされるとリン酸化されますが、ガンマ線にさらされるとリン酸化されません。低酸素症、代謝拮抗薬、アクチノマイシンDへの曝露などの他の種類のストレスは、p53のアセチル化を引き起こす可能性があります。修飾は、細胞の種類や生物によっても異なる場合があります。