泛素 為含76個氨基酸、大小約為8.6 kDa的小蛋白質，在真核生物中普遍存在且高度保守。人類基因組中的四個基因編碼泛素： UBB ， UBC ， UBA52 和 RPS27A 。
泛素具有7個賴氨酸殘基（K6，K11，K27，K29，K33，K48，K63）和壹個甲硫氨酸殘基（M1）。泛素之間主要通過賴氨酸殘基和甲硫氨酸殘基進行各種連接。由此產生的泛素鏈產生壹定的拓撲結構，可通過對蛋白底物進行修飾並決定底物的功能。
將泛素添加到底物蛋白質中稱為蛋白質的 泛素化 。蛋白質泛素化是壹種動態的多方面翻譯後修飾，涉及真核生物學的幾乎所有方面。泛素化涉及三個主要步驟：活化，結合和連接，分別由泛素激活酶（E1），泛素結合酶（E2s）和泛素連接酶（E3s）執行。其中人源E1有2種： UBA1 和 UBA6 ；人源E2有35種；人源E3有數百種。
E3酶具有兩個結構域之壹：HECT結構域以及RING結構域。HECT結構域的E3連接酶先自身結合泛素然後將泛素轉移至底物，而RING結構域的E3連接酶使E2酶直接將泛素轉移至底物。
HECT結構域E3通過2種機制連接遍在蛋白質靶底物：首先，遍在蛋白從E2的活性位點轉移到E3的活性位點中的Cys，然後遍在蛋白化目標底物中的Lys殘基。相反，RING-和RING相關的結構域E3連接酶在壹步中用作泛素化靶基質的支架：E2將遍在蛋白直接轉移至靶底物中的Lys殘基。
目前，人體內還存在E4酶。E4酶為泛素鏈延伸因子，能夠對單泛素化的底物進行泛素鏈的延伸形成多聚泛素化。
單泛素化 是在壹個底物蛋白殘基上添加壹個泛素分子。 多單泛素化 是將壹個泛素分子添加到多個底物殘基中。 多泛素化 是在底物蛋白上的單個殘基上形成遍在蛋白鏈。目前，泛素可結合的底物殘基有賴氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、酪氨酸
根據泛素與底物的連接位點，目前有9種方式的泛素化，包括M1, K6，K11，K27，K29，K33，K48，K63, G76。不同方式的泛素化調控不同的功能。其中，與蛋白酶體降解相關的泛素化為K48。
全面的蛋白質組學研究確定了成千上萬種蛋白質上成千上萬的泛素化位點。大多數蛋白質在其細胞壽命的某些時刻將經歷泛素化。
研究蛋白質泛素-蛋白酶體降解大部分是研究兩個蛋白質之間的關系，即壹個E3連接酶和壹個底物蛋白。
環己酰亞胺（Cycloheximide, CHX）為細胞內蛋白合成抑制劑。MG132為蛋白酶體抑制劑。
圖3中，相對於MG132未處理組中SUBSTRATE蛋白在各時間點無明顯變化，MG132處理組中的SUBSTRATE蛋白在2h、4h、8h的水平明顯減小。說明SUBSTRATE的降解與蛋白酶體相關。
圖4中，隨著E3泛素連接酶表達量的增加，底物蛋白的表達水平相應降低。圖5中，隨著E3泛素連接酶酶活性失活突變表達量的增加，底物蛋白的表達水平無明顯變化。圖6中，用E3泛素連接酶的siRNA敲低細胞內E3泛素連接酶的表達水平，底物蛋白的表達水平相應增加。圖7中，過表達E3泛素連接酶酶，底物蛋白的半衰期減少。圖8中，敲低E3泛素連接酶酶，底物蛋白的半衰期增加。說明E3泛素連接酶能降低底物蛋白的表達水平。
使用免疫***沈澱的方法檢測兩個蛋白質之間的相互作用。大致分為以下三種：
通過文獻或者生物信息學分析E3泛素連接酶和底物蛋白不同的結構域。圖15上為E3泛素連接酶的不同結構域示意圖：Domain1, Domain2, Domain3, Domain4；圖15下為底物蛋白的不同結構域示意圖：DomainA, DomainB, DomainC, DomainD。使用免疫***沈澱的方法檢測兩個蛋白質之間不同結構域的相互作用，見圖16和圖17。找到相應結構域後，檢測這兩個結構域之間的相互作用，見圖18和圖19。
壹般使用外源表達的泛素分子檢測蛋白質的泛素化，也可使用內源的泛素抗體。因為泛素化為泛素分子與底物蛋白質的***價結合，SDS無法破壞此種相互作用力，所以圖20中能夠看到多聚泛素化鏈的存在。壹個泛素分子大約為8.5KD，因此IB結果可能會出現基於底物蛋白質清晰的ladder帶或smear帶。
蛋白質泛素化為壹種蛋白質翻譯後修飾，能夠調控蛋白質的功能。目前的泛素化種類有K6，K11，K27，K29，K33，K48，K63，即泛素分子的K6，K11，K27，K29，K33，K48，K63與底物蛋白質***價結合。壹般認為，K48的泛素化可被蛋白酶體識別。因此，需要確認底物蛋白質的泛素鏈為K48鏈。將泛素分子賴氨酸單位點突變（見圖21）或泛素分子單賴氨酸保留突變（見圖23），通過免疫沈澱和免疫印跡的方法檢測底物蛋白質泛素化的種類，見圖22和圖24。
通過過表達（圖25）或敲低（圖26）E3泛素連接酶的方式檢測底物蛋白質泛素化水平的改變。
體外泛素化能夠排除體內復雜的環境，讓E3泛素連接酶直接與底物蛋白質作用，使E3泛素連接酶泛素化底物蛋白質更有說服力。體外UB, E1, E2, ATP以及buffer均有商業化試劑盒。只需純化E3泛素連接酶和底物蛋白質進行體外泛素反應，檢測底物蛋白質的泛素化。