蛋白质的四级结构
许多蛋白质由一条以上的肽链组成，它们有可能由同一种多肽链自组装而成，如a2(一个a表示一条肽链)，也可能还含有其他不同的肽链，如ab、a2B2、abc、abed等(a、b、C和d表示不同的肽链)，如参与神经肌肉通信的乙酰胆碱受体是由5条肽链组成的膜蛋白(a2bcd)
由一条以上肽链组成的蛋白质称为寡聚体蛋白，其中的每一条肽链称为单体或亚基。
含有2、3、4、5或6个亚基的蛋白质分别称为二聚体、三聚体、四聚体(telramer)、五聚体或六聚体蛋白，含有更多亚基的蛋白质以此类推。
最常见的寡聚体蛋白质是二聚体，由同一种肽链组装而成的寡聚体称为同源寡聚体，否则称为异源寡聚体。
构成异源寡聚体的各个单体尽管一般由不同的基因编码，且在某些情况下序列很少或没有同源性，但通常在三维结构上很像。
四级结构的定义和内容
具有两条或两条以上多肽链的蛋白质如果不是以二硫键相连，则认为它们具有四级结构，其中的每一个亚基都有自己的三级结构。
四级结构内容包括亚基的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
由相同亚基组装的蛋白质通常是对称的。如果相互作用的亚基都不一样，也就无对称可言。
相同的亚基为了相互作用，其中每一个亚基必须具有结合区域A和它的互补区域A'，从而形成一种对称的复合物。
受表面的A和A'位置的决定，亚基相结合形成封闭的结构，以二聚体或三聚体最常见，或者形成非常少见的末端开放的链状结构(螺旋排列最常见)。组装成的对称复合物的重复单位可能是单体，也可能是由不同肽链组成的复合体。例如，成人血红蛋白由4条肽链组成(α2β2)，为对称的二聚体，其重复单位为αβ。
在对称复合物中的对称单位称为原体。
如果亚基上含有第二套互补结合的区域(如B和B')，那么它们还能形成更精妙的复合物，因为第二个结合区域使得对称结构能够继续配对。例如，配对的二聚体形成四聚体，配对的三聚体形成六聚体。
四级结构的形成
亚基的表面是不规则的，这使得亚基之间有可能彼此结合，并形成四级结构。
而亚基之间是否真正结合不仅与其形状有关，还与将亚基联系在一起的次级键有关，主要包括氢键供体对氢键受体，疏水基团对疏水基团，正电荷基团对负电荷基团。这些互补的性质在所有的结合作用中都可以观察到，无论是蛋白质和小分子之间，还是蛋白质和其他大分子之间。
互补是必需的，因为分子间的界面包含多个次级键，而互补性保证了两个结合的分子在界面上形成尽可能多的次级键。
驱动四级结构形成或稳定四级结构的作用力包括氢键、疏水键、范德华力和离子键，这虽然与一个单体蛋白稳定其内部折叠结构的化学键的种类一样，但四级结构强调的是亚基之间的化学键。虽然亚基之间的结合伴随着有序性的提高而导致嫡的减少，这似乎在热力学上是不利的；但亚基结合使本来暴露在表面的疏水残基埋到内部(亚基间的界面)，在热力学上又是有利的，这让原本分布在表面的有序水分子减少，从而使嫡增加。
研究表明，亚基之间的界面通常由约60%的疏水残基和40%的亲水残基组成。就一个典型的寡聚体蛋白而言，其两个亚基之间的解离常数Kd为10^-16~10^-8 mol/L这说明了亚基之间的亲和力是相当高的。
非常稳定的寡聚体倾向于在亚基之间包埋更大的疏水表面，而聚合和解聚都很容易并以此作为其功能一部分的亚基似乎利用更多的极性作用。亚基界面上存在很多氢键，大部分在亚基之间，其余在亚基和水分子之间。
相关疾病
不适当的四级结构会影响到某些蛋白质的功能，甚至会产生严重的功能障碍。
例如，胰岛素是由A链和B链通过二硫键相连的一种激素，胰岛素只有以这种单体形式存在，才能与靶细胞膜上的受体结合，继而引发生物学效应。然而在溶液中，胰岛素能够自发地形成二聚体，二聚体之间还能聚合成六聚体。由于胰岛素分子形成六聚体的结合面就是它与受体结合的地方，因此，六聚体的胰岛素是没有活性的。从胰岛分泌出来的胰岛素是单体，它能够迅速作用靶细胞。但是，如果将胰岛素通过静脉注射到糖尿病患者体内，原来形成的六聚体解离得较慢，致使降血糖效应来得慢，而影响到其药效。
1988年，Guy Dodson使用基因工程的方法对胰岛素进行了定点改造，将胰岛素缔合表面上的一个Pro残基用Asp取代。结果发现，界面上带负电荷的Asp产生的静电斥力可阻止亚基之间的结合，从而提高了六聚体解离成单体的解离常数。若将这种胰岛素变体注射到实验动物体内，发现它比一般的胰岛素能更快地诱发降血糖应。
此外，有一些遗传疾病起源于突变产生的不合适的疏水界面，如镰状红细胞贫血。
四级结构形成的意义
形成四级结构使得蛋白质具有特殊的优势，总结起来有：
。如果有大小相同的两种蛋白质，一种只有一条多肽链组成，另一种由两个相同的亚基组成，显然编码后者比前者所需要的碱基序列要少，而且表达的效率更高。
。因为形成寡聚体可将催化位点聚集在一起。许多酶是靠亚基的聚合而获得催化或部分催化能力的。有时单个亚基可能建立不了一个完整的活性中心，只有形成寡聚体才能将所有必需的催化基团集中在一起，组成一个有活性的酶。例如，大肠杆菌的谷氨酰胺合成酶的活性中心是由两个成对的亚基组装而成的，而解离后的单个亚基完全没有活性。
。因为与同样大小的单体蛋白相比，构成寡聚体蛋白质的肽链更短，翻译出错的机会就更小。
。例如细菌的RNA聚合酶由σ因子和核心酶组成，结合有σ因子的核心酶可识别启动子，并启动基因的转录，而单独的核心酶只催化转录的延伸。
。许多酶由调节亚基和催化亚基组成（如蛋白激酶A），当调节亚基与特殊的配体分子结合以后，会影响到催化亚基的活性；还有些酶具有单体（无四级结构）和寡聚体（具有四级结构）两种形式，但只有一种形式有活性。
。例如，病毒的衣壳通常由多个相同的亚基自组装而成。