Yapısal proteinler, hücre şekli ve hareketinden kemikler, kıkırdak, saç ve kaslar gibi ana yapılara destek sağlamaya kadar çeşitli işlevlerden sorumlu bir protein kategorisidir. Bu grup kollajen, aktin, miyozin ve keratin gibi proteinleri içerir.

Memelilerde en bol bulunan protein olan kollajen tüm vücutta bulunur. Cilt, bağlar ve tendonlar gibi bağ dokusunda gerilme mukavemeti ve elastikiyet sağlar. Kemikler ve dişlerde mineralize olarak dokuya sertlik kazandırır ve dokunun yük taşıma kapasitesi artırır. Yapısal desteğe ek olarak, kollajen ayrıca hücre ve doku şeklindeki değişiklikleri içeren büyüme ve göç gibi hücresel süreçleri düzenlemek için hücre yüzeyi reseptörleri ve diğer ara moleküller ile etkileşime girebilir.

Yapısal proteinler hücre hücre iskeletinin temel çerçevesini oluşturur. Hücre iskeleti üç tip filamentten, mikrofilamentlerden, ara filamentlerden ve mikrotübüllerden oluşur ve her biri farklı yapısal proteinler içerir. Mikrofilament, aktin proteini uzun tekrarlayan yapılara kendi kendine polimerize olduğunda oluşur. Bu aktin filamentleri hücre şekline ve organizasyonuna katkıda bulunur ve ek olarak, mikrofilamentler miyozin ile birlikte hareket ettiğinde hücre hareketine ve bölünmesine de katkıda bulunabilir. Ara filamentlerin bileşimi hücre tipine göre değişir. Çeşitli ara filamentleri kodlayan yaklaşık 70 farklı gen vardır. Epitel hücrelerindeki ara filamentler keratin içerir, periferik nöronlar periferin içerir ve kas hücrelerindeki sarkomerler desmin içerir. Bu filamentlerin birincil yapısal işlevi, hücreleri güçlendirmek ve bunları dokulara dönüştürmek üzere düzenlemektir. Mikrotübüller, tübülinler adı verilen yapısal proteinlerden oluşur. Tübülinler, organellerin yeri de dahil olmak üzere sitoplazmanın organizasyonuna katkıda bulunan mikrotübüller oluşturmak için kendi kendine toplanır. Mikrotübüller ayrıca mitoz ve hücre bölünmesi için de gereklidir.

Yapısal proteinler yaygın olduğu için, bu proteinlerden herhangi birini kodlayan bir gendeki bir mutasyonun ciddi zararlı etkileri olabilir. Örneğin kollajen kodlayan bir gendeki bir mutasyon, bağ dokularında zayıf kemikler ve deformiteler ile karakterize edilen osteogenesis imperfecta olarak bilinen bir duruma neden olabilir. Bir kollajen genindeki farklı mutasyonlar, böbrekler, gözler ve kulaklar gibi organlarda problemlerle karakterize olan Alport sendromuna neden olabilir.