Proteolüüs on protsess, kus valgud jaotatakse väiksemateks komponentideks proteaaside, ensüümide abil, mis on spetsialiseerunud valkude lõhustamisele nende struktuuri teatud punktides. See protsess toimub kogu kehas erinevatel eesmärkidel, alates rakkude regulaarsest hooldusest kuni toidu seedimiseni komponentideks, mida keha saab kasutada rakuliste protsesside jaoks. Proteolüüs võib olla ka osa haigusprotsessidest, näiteks kui kedagi hammustab madu ja mürk põhjustab valkude lõhustamisel kudede surma. Laboratoorsetes tingimustes kasutavad teadlased proteaase, et viilutada valgud edasiseks analüüsiks ja kasutamiseks spetsiifilisteks komponentideks.
Proteolüüsi käigus ründavad ensüümid valku, lõigates selle väiksemateks peptiidideks. Nad võivad jätkata valgu dekonstrueerimist veelgi, koostisosadeks aminohapeteks. Toimub rida keemilisi reaktsioone, kui ensüümid haakuvad valgu osadega ja katkestavad valku koos hoidvad sidemed. Valk muudab selle protsessi käigus struktuuri, kuna selle keemiline koostis muutub vastuseks ensüümidele.
Klassikaline proteolüüsi näide toimub soolestikus, kus seedeensüümid lõikavad toidus olevad valgud lahti, et keha saaks neid metaboliseerida. Valkude koostisosi kantakse kogu kehas, et pakkuda rakkudele toitumist ja katalüüsida muid kehas toimuvaid keemilisi reaktsioone. Proteolüüs mängib rolli ka prekursorvalkude aktiveerimisel ja bioloogiliste protsesside vahendamisel. Ensüümide puudulikkusega inimestel võib tekkida alatoitumus ja muud probleemid, kuna nad ei suuda teatud valguahelaid organismis lagundada ja kasutada.
Valgu purustamisel on lihtsamad komponendid paremini kasutatavad ja need kipuvad olema ka paremini lahustuvad, muutes nende transportimise erinevatesse kohtadesse lihtsamaks. Peptiide ja aminohappeid võivad elundid, nagu maks, kasutada uute valkude tootmiseks või neid võib organismist välja transportida rooja ja uriiniga, kui need pole vajalikud või kui käimasolev haigusprotsess põhjustab patsiendi ainevahetuse häireid.
Laboratoorsetes tingimustes võib proteolüüs olla kasulik paljude erinevate uuringute jaoks. Inimesed saavad proovide töötlemiseks kasutada ensüüme, eraldades kasulikud komponendid või huvipakkuvad materjalid. Samuti saavad nad ensüümivannide abil eraldada spetsiifilisi peptiide ja aminohappeid. Meditsiinilised testid tuginevad mõnikord valkude eraldamisele, et nende struktuuri kohta rohkem teada saada. Valkude eraldamine võib samuti võimaldada teadlastel konstrueerida uusi valke, sealhulgas ühendeid, millel on võimalikud meditsiinilised rakendused.