A genom megmondja, milyen fehérjék állíthatók elő. A proteomika megmutatja, hogy milyen fehérjék vannak valójában jelen. Ez a fehérjék nagyléptékű tanulmányozása, beleértve azok expresszióját, módosulását, kölcsönhatását és funkcióját. A fehérjék a sejt igáslovai, és szintjük változik a betegségekre, gyógyszerekre és a környezetre adott válaszként. A proteomika ezt a dinamikus állapotot ragadja meg.

A terület a tömegspektrometriára és az elválasztási technikákra támaszkodik. Egy mintát peptidekre emésztenek, folyadékkromatográfiával elválasztanak, majd tömegspektrometriával elemeznek. A kapott spektrumokat fehérje-adatbázisokkal illesztik össze a fehérjék azonosítása és mennyiségi meghatározása érdekében. Egyetlen kísérletben több ezer fehérje detektálható. A poszttranszlációs módosítások, mint például a foszforiláció és a glikoziláció, szintén feltérképezhetők.

A proteomikát betegségek biomarkereinek megtalálására, gyógyszermechanizmusok megértésére és fehérje-kölcsönhatások tanulmányozására használják. A rákkutatásban a tumornövekedést elősegítő fehérjék azonosítására használják. A mikrobiológiában a kórokozók antibiotikumokra adott válaszának vizsgálatára használják. A mezőgazdaságban a növények stressztoleranciájának javítására használják.

A kihívások technikai jellegűek. A fehérjék mennyisége nagyon változó, sejtenként több millió példánytól egészen néhányig. Az alacsony mennyiségben előforduló fehérjéket nehéz kimutatni. Az adatok összetettek, és értelmezésük bioinformatikát igényel. A proteomika azonban fejlődőben van, és kiegészíti a genomikát és a transzkriptomikát, hogy teljesebb képet adjon a biológiáról.