Milliseid valke lagundatakse proteasoomides? Proteasoomides lagundatakse neid valke, millele on kovalentselt külge seotud ubikvitiin, see on väike valk. (Ingl. k. ubiquitin, see tuleneb sõnast ubiquitious -kõikjal esinev). Ubikvitiin seotakse aga degradeerimisele määratud valgu külge ensümaatiliselt, seda toimetab spetsiaalne ensüüm, mis paneb ubikvitiini sellele valgule lüsiini jäägi külge. Ubikvineeritud valgud tuntaksegi ära proteasoomide poolt. Osadel valkudel võib küll ubikvitiin küljes olla, kuid neid ei lagundata, näit. histoonid. Neil juhtudel pole teada, millist funktsiooni see ubikvineerimine täidab.
Ülaltoodust peaks olema arusaadav, et just ubikvitiini külgepanev ensüüm on see, mis peab spetsiifiliselt ära tundma lagundamist vajavad valgud. Denatureeritud või valesti kokku pakitud valgud, samuti valgud, mis sisaldavad oksüdeeritud või muidu ebanormaalseid aminohappeid, tuntakse ära selle ensüümi poolt ja saavad seeläbi lagundatud proteasoomides. See ensüüm arvatavasti tunneb ära signaale, mis avalduvad valkudel tänu nende valesti kokkupakitusele või keemilistele kahjustustele. Normaalsetel valkudel on vastavad järjestuselemendid või konformatsioonilised motiivid peidetud ja seetõttu kättesaamatud ubikvineerivale ensüümile. Ubikvineerivad ensüümid peavad olema ka võimelised eristama vale konformatsiooniga valke ning "pooleli" olevaid valke, mida alles ribosoomidel sünteesitakse. On arusaadav, et valk, mille N-terminaalne osa on juba valminud aga C-terminaalset osa alles tehakse ribosoomi poolt, ei saa omada veel õiget konformatsiooni. Seda näitab ka järmine katse: puromütsiini (aine, mis on valgusünteesi inhibiitor põhjustades translatsiooni enneaegse lõppemise) lisamisel rakkudele vabanevad ribosoomidelt pooleliolevad valgud ja need degradeeritakse kiiresti ubikvitiin-sõltuva mehanismi abil.
Ubikvitiin-sõltuv proteolüütiline süsteem rakkudes niisiis lagundab valke madalmolekulaarseteks peptiidseteks fragmentideks. Mis saab neist fragmentidest edasi? Osa ilmselt lagundatakse edasi kuni aminohapeteni, mida kasutatakse ära uuesti valgusünteesi juures. Osa peptiidseid fragmente aga pumbatakse tsütoplasmast endoplasmaatilisse retiikulumi, kus nad seostuvad teatud kindlate valkudega- nn.MHC ehk suure koesobivuskompleksi klass I valkudega (MHC - major histocompatibility complex class I) ning kompleksis nende valkudega satuvad raku välismembraanile. Proteasoomide poolt tekitatud peptiidsed fragmendid pumbatakse ER-i spetsiaalsete valkude, ABC-transporterite abil. Need valgud kasutavad selleks ATP-hüdrolüüsist saadud energiat (ABC = ATP binding cassette) . Siin peitub ka mehanism, mille abil näiteks viiruse poolt nakatatud rakul viiruslikud valgud eksponeeruvad raku välismembraanis ja mis tuntakse ära organismi T-lümfotsüütide poolt. Nimelt kui mingi rakk on viiruse poolt nakatatud ja raku valgusünteesiaparaat on hakanud tootma viiruslikke valke (vaatamata sellele, et need valgud ei pruugi omada üldse transmembraanset domääni ega saa membraaniga seostuda sel moel, nagu seda teevad "normaalsed" membraanivalgud), siis paratamatult ka osa viiruslikke valke lagundatakse proteasoomides, vastavad peptiidid pumbatakse ER-i, seal nad seostuvad MHC valkudega ning need omakorda jõuavad raku välismembraanile, kus nad tuntakse ära T-lümfotsüütide poolt. Siinkohal kommentaariks niipalju, et asjast ei tule nii aru saada, nagu MHC-valgud tegeleks ainult viiruslikelt valkudelt pärinevate peptiidide saatmisega raku pinnale. MHC valgud peavad mingi peptiidiga igal juhul seostunud olema, see on eeltingimus nende õigeks kokkupakkumiseks ning jõudmiseks raku välismembraanile. Kui rakk pole nakatatud ühegi viiruse poolt, siis MHC valk seob endaga mõne normaalsest rakule omasest valgust pärineva peptiidi. Seda aga T-lümfotsüüdid ära ei tunne, seda käsitletakse kui "oma". Kui mingil põhjusel aga MHC valk ei ole seostunud peptiidiga, siis teda ER-st edasi ei saadetagi vaid hoopis lagundatakse seal. Selline olukord esineb näiteks teatud mutantsetes rakkudes, kus puuduvad vastavad ABC-transporterid ning pole võimalik peptiide ER-i pumbata.