Genom mówi nam, jakie białka mogłyby powstać. Proteomika mówi nam, jakie białka faktycznie występują. To zakrojone na szeroką skalę badanie białek, obejmujące ich ekspresję, modyfikację, interakcje i funkcję. Białka są siłą napędową komórki, a ich poziom zmienia się w odpowiedzi na choroby, leki i środowisko. Proteomika uchwyca ten dynamiczny stan.

Dziedzina ta opiera się na spektrometrii mas i technikach separacyjnych. Próbka jest trawiona na peptydy, rozdzielana metodą chromatografii cieczowej i analizowana metodą spektrometrii mas. Uzyskane widma są porównywane z bazami danych białek w celu ich identyfikacji i ilościowego określenia. W jednym eksperymencie można wykryć tysiące białek. Możliwe jest również mapowanie modyfikacji potranslacyjnych, takich jak fosforylacja i glikozylacja.

Proteomika służy do znajdowania biomarkerów chorób, zrozumienia mechanizmów działania leków i badania interakcji białkowych. Jest wykorzystywana w badaniach nad rakiem do identyfikacji białek stymulujących wzrost guzów. Jest również wykorzystywana w mikrobiologii do badania reakcji patogenów na antybiotyki. Jest również wykorzystywana w rolnictwie do poprawy odporności upraw na stres.

Wyzwania są natury technicznej. Białka występują w bardzo zróżnicowanych ilościach, od milionów kopii na komórkę do kilku. Białka występujące w małej ilości są trudne do wykrycia. Dane są złożone, a ich interpretacja wymaga zastosowania bioinformatyki. Proteomika jednak dojrzewa i uzupełnia genomikę i transkryptomikę, dając pełniejszy obraz biologii.