Proteiner gjør cellens arbeid. De katalyserer reaksjoner, transporterer molekyler, gir struktur, overfører signaler og forsvarer mot infeksjon. De er store molekyler laget av aminosyrer som er koblet sammen i en kjede. Rekkefølgen av aminosyrer bestemmer hvordan kjeden foldes, og den foldede formen bestemmer funksjonen. Det er omtrent 20 000 proteinkodende gener i det menneskelige genomet, men mange flere proteiner, på grunn av alternativ spleising og posttranslasjonelle modifikasjoner.

Proteiner har fire strukturnivåer. Primærstrukturen er aminosyresekvensen. Sekundærstrukturen er lokal folding til alfahelikser og beta-sjikt. Tertiærstrukturen er den overordnede tredimensjonale formen til et enkelt polypeptid. Kvartærstrukturen er arrangementet av flere polypeptider i et kompleks. Formen stabiliseres av hydrogenbindinger, disulfidbroer, hydrofobe interaksjoner og ionbindinger.

Proteiner studeres i proteomikk, storskalaanalyse av proteinuttrykk, modifisering og interaksjon. De produseres industrielt for terapeutisk bruk, som insulin og monoklonale antistoffer. De er konstruert for forbedret stabilitet og aktivitet. De blir målrettet av legemidler som blokkerer eller forbedrer funksjonen deres.

Feilfolding av proteiner forårsaker sykdommer som Alzheimers, Parkinsons og cystisk fibrose. Å forstå hvordan proteiner folder seg og fungerer er en av biologiens store utfordringer.