जीनोम से पता चलता है कि कौन से प्रोटीन बन सकते हैं। प्रोटिओमिक्स से पता चलता है कि वास्तव में कौन से प्रोटीन मौजूद हैं। यह प्रोटीनों का व्यापक अध्ययन है, जिसमें उनकी अभिव्यक्ति, संशोधन, परस्पर क्रिया और कार्य शामिल हैं। प्रोटीन कोशिका के मूलभूत अंग हैं, और रोग, दवाओं और पर्यावरण के अनुसार उनके स्तर में परिवर्तन होता रहता है। प्रोटिओमिक्स इसी गतिशील अवस्था को दर्शाता है।

यह क्षेत्र मास स्पेक्ट्रोमेट्री और पृथक्करण तकनीकों पर आधारित है। एक नमूने को पेप्टाइड में विघटित किया जाता है, तरल क्रोमेटोग्राफी द्वारा अलग किया जाता है, और मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा विश्लेषण किया जाता है। परिणामी स्पेक्ट्रा को प्रोटीन डेटाबेस से मिलाया जाता है ताकि प्रोटीन की पहचान और मात्रा निर्धारित की जा सके। एक ही प्रयोग में हजारों प्रोटीन का पता लगाया जा सकता है। फॉस्फोरिलेशन और ग्लाइकोसिलेशन जैसे पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों का भी मानचित्रण किया जा सकता है।

प्रोटीओमिक्स का उपयोग रोगों के लिए बायोमार्कर खोजने, दवाओं के तंत्र को समझने और प्रोटीन अंतःक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। कैंसर अनुसंधान में इसका उपयोग ट्यूमर के विकास को बढ़ावा देने वाले प्रोटीनों की पहचान करने के लिए किया जाता है। सूक्ष्मजीव विज्ञान में इसका उपयोग यह अध्ययन करने के लिए किया जाता है कि रोगजनक एंटीबायोटिक दवाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। कृषि में इसका उपयोग फसलों की तनाव सहनशीलता को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है।

चुनौतियाँ तकनीकी हैं। प्रोटीनों की मात्रा में व्यापक भिन्नता पाई जाती है, प्रति कोशिका लाखों प्रतियों से लेकर कुछ ही प्रतियों तक। कम मात्रा वाले प्रोटीनों का पता लगाना कठिन होता है। डेटा जटिल है, और व्याख्या के लिए जैवसूचना विज्ञान की आवश्यकता होती है। लेकिन प्रोटिओमिक्स परिपक्व हो रहा है, और यह जीव विज्ञान की एक व्यापक तस्वीर प्रस्तुत करने के लिए जीनोमिक्स और ट्रांसक्रिप्टोमिक्स का पूरक बन रहा है।