Genom, hangi proteinlerin üretilebileceğini söyler. Proteomik ise hangi proteinlerin gerçekten mevcut olduğunu gösterir. Proteinlerin ekspresyonu, modifikasyonu, etkileşimi ve işlevi de dahil olmak üzere büyük ölçekli bir çalışma alanıdır. Proteinler hücrenin temel işlevlerini yerine getiren unsurlardır ve seviyeleri hastalık, ilaç ve çevreye bağlı olarak değişir. Proteomik bu dinamik durumu yakalar.

Bu alan kütle spektrometrisi ve ayırma tekniklerine dayanmaktadır. Bir örnek peptitlere ayrıştırılır, sıvı kromatografisi ile ayrılır ve kütle spektrometrisi ile analiz edilir. Elde edilen spektrumlar, proteinleri tanımlamak ve nicelendirmek için protein veritabanlarıyla eşleştirilir. Tek bir deneyde binlerce protein tespit edilebilir. Fosforilasyon ve glikozilasyon gibi translasyon sonrası modifikasyonlar da haritalandırılabilir.

Proteomik, hastalıklar için biyobelirteçler bulmak, ilaç mekanizmalarını anlamak ve protein etkileşimlerini incelemek için kullanılır. Kanser araştırmalarında tümör büyümesini tetikleyen proteinleri belirlemek için kullanılır. Mikrobiyolojide patojenlerin antibiyotiklere nasıl tepki verdiğini incelemek için kullanılır. Tarımda ise bitkilerin strese dayanıklılığını artırmak için kullanılır.

Zorluklar teknik niteliktedir. Proteinlerin miktarı, hücre başına milyonlarca kopyadan birkaç kopyaya kadar büyük farklılıklar gösterir. Düşük miktardaki proteinleri tespit etmek zordur. Veriler karmaşıktır ve yorumlanması biyoinformatik gerektirir. Ancak proteomik olgunlaşıyor ve biyolojinin daha kapsamlı bir resmini sunmak için genomik ve transkriptomik alanlarını tamamlıyor.