タンパク質は、細胞内で多くの機械的機能を果たします。これらのタンパク質は、機械的な力を発生させるタンパク質と機械的な力を受けるタンパク質の2つの一般的なカテゴリに分類できます。ケラチンのように細胞の構造を機械的に支持するタンパク質は機械的な力を受けますが、イオンポンプのように細胞の移動や細胞膜を越えた分子の輸送に関与するタンパク質は機械的な力を発生させる例です。

細胞の動きや筋肉の収縮などの機能には、通常はコンフォメーションの変化を通じて、化学エネルギーを機械エネルギーに変換する必要があります。たとえば、ATP や GTP などのヌクレオシド三リン酸の加水分解は、小さな構造変化を引き起こし、それが増幅されて大きな構造変化をもたらすことがあります。たとえば、EF-Tu は tRNA 分子をリボソームに転移する 3 つの異なるドメインを持つタンパク質です。ドメインの 1 つが GTP に結合し、GTP が GDP に加水分解すると、放出された無機リン酸によりヌクレオチド結合部位の立体構造が変化します。これにより、GTPドメインと他の2つのドメインの界面に位置するα-ヘリックスが移動し、ドメイン間の相対的な位置が変化します。これにより、タンパク質は、3つのドメインによって界面に保持されているtRNAを放出し、それによってリボソームに移動できるようになります。

アクチンなどの一部のタンパク質は、さまざまな種類の機械的機能を提供しています。たとえば、アクチンは、機械的タンパク質であるミオシンが歩くための経路として機能します。ミオシンは、種類に応じて、アクチンフィラメントを引っ張ったり、付着した細胞小器官をフィラメントに沿って輸送したりするなど、さまざまな機能を果たすことができます。細胞骨格の一部として、アクチンフィラメントは細胞構造の機械的支持体として機能します。細胞の移動中、これらのフィラメントは細胞膜に圧力をかけ、細胞にフィロポディアとラメリポディアを形成します。 細胞が新しい場所に移動することを可能にする細胞膜の延長。科学者たちは、光ピンセットなど、アクチンが膜を変形させるときに発生する力を測定できる技術を開発しました。