Le génome indique quelles protéines pourraient être produites. La protéomique, quant à elle, révèle quelles protéines sont réellement présentes. Il s'agit de l'étude à grande échelle des protéines, incluant leur expression, leurs modifications, leurs interactions et leurs fonctions. Les protéines sont les acteurs essentiels du fonctionnement cellulaire, et leur concentration varie en fonction des maladies, des médicaments et de l'environnement. La protéomique permet de saisir cette dynamique.

Ce domaine repose sur la spectrométrie de masse et des techniques de séparation. Un échantillon est digéré en peptides, séparés par chromatographie liquide, puis analysés par spectrométrie de masse. Les spectres obtenus sont comparés à des bases de données de protéines afin d'identifier et de quantifier les protéines. Des milliers de protéines peuvent être détectées en une seule expérience. Les modifications post-traductionnelles, telles que la phosphorylation et la glycosylation, peuvent également être caractérisées.

La protéomique est utilisée pour identifier des biomarqueurs de maladies, comprendre les mécanismes d'action des médicaments et étudier les interactions protéiques. Elle sert à la recherche sur le cancer pour identifier les protéines qui stimulent la croissance tumorale. En microbiologie, elle permet d'étudier la réponse des agents pathogènes aux antibiotiques. En agriculture, elle contribue à améliorer la tolérance des cultures au stress.

Les défis sont d'ordre technique. L'abondance des protéines varie considérablement, de plusieurs millions de copies par cellule à quelques-unes seulement. Les protéines peu abondantes sont difficiles à détecter. Les données sont complexes et leur interprétation requiert des compétences en bioinformatique. Cependant, la protéomique gagne en maturité et complète la génomique et la transcriptomique pour offrir une vision plus complète du vivant.