Proteínas estruturais são uma categoria de proteínas responsáveis por funções que vão desde a forma e movimento das células até ao suporte de estruturas importantes, como ossos, cartilagens, cabelo, e músculos. Este grupo inclui proteínas como colagénio, actina, miosina, e queratina.

O colagénio, a proteína mais abundante em mamíferos, é encontrado em todo o corpo. No tecido conjuntivo, como pele, ligamentos, e tendões, ele proporciona resistência à tração e elasticidade. Em ossos e dentes, mineraliza para formar tecidos duros e contribui para a sua capacidade de carga. Além do suporte estrutural, o colagénio também pode interagir com receptores à superfície de células e outras moléculas intermediárias para regular processos celulares, como crescimento e migração, que envolvem alterações na forma de células e tecidos.

Proteínas estruturais formam a estrutura básica do citoesqueleto da célula. O citoesqueleto é composto por três tipos de filamentos, microfilamentos, filamentos intermédios, e microtúbulos, sendo cada um composto por diferentes proteínas estruturais. Os microfilamentos são formados quando a actina se auto-polimeriza em estruturas repetitivas longas. Estes filamentos de actina contribuem para a forma e organização das células; além disso, os microfilamentos também podem contribuir para o movimento e divisão das células, quando atuam em conjunto com a miosina. A composição dos filamentos intermédios varia consoante o tipo de célula. Existem cerca de 70 genes diferentes que codificam vários filamentos intermédios. Os filamentos intermédios nas células epiteliais contêm queratina, os neurónios periféricos contêm periferina, e o sarcómero nas células musculares contém desmina. A função estrutural primária destes filamentos consiste em reforçar as células e organizá-las em tecidos. Os microtúbulos são constituídos por proteínas estruturais denominadas tubulinas. As tubulinas juntam-se para formar microtúbulos que contribuem para a organização do citoplasma, incluindo a localização dos organelos. Os microtúbulos são também essenciais para a mitose e divisão celular.

Uma vez que as proteínas estruturais estão difundidas, uma mutação em um gene que codifica para qualquer uma destas proteínas pode ter efeitos prejudiciais graves. Por exemplo, uma mutação em um gene que codifica colagénio pode resultar em uma condição conhecida como osteogénese imperfeita, caracterizada por ossos fracos e deformidades em tecidos conjuntivos. Mutações diferentes em um gene de colagénio podem resultar na síndrome de Alport, caracterizada por problemas em órgãos como rins, olhos, e orelhas.