基因组告诉我们可能合成哪些蛋白质。蛋白质组学则告诉我们实际存在哪些蛋白质。它是对蛋白质进行大规模研究的学科，研究内容包括蛋白质的表达、修饰、相互作用和功能。蛋白质是细胞的“主力军”，其水平会随着疾病、药物和环境的变化而变化。蛋白质组学正是捕捉这种动态状态的学科。

该领域依赖于质谱和分离技术。样品被消化成肽段，通过液相色谱分离，然后用质谱仪进行分析。所得质谱图与蛋白质数据库进行比对，以鉴定和定量蛋白质。一次实验即可检测到数千种蛋白质。此外，还可以绘制翻译后修饰图谱，例如磷酸化和糖基化。

蛋白质组学用于寻找疾病生物标志物、了解药物作用机制以及研究蛋白质相互作用。它在癌症研究中用于鉴定驱动肿瘤生长的蛋白质。它在微生物学中用于研究病原体对抗生素的反应。它在农业中用于提高作物的抗逆性。

挑战主要在于技术层面。蛋白质的丰度差异巨大，从每个细胞数百万个拷贝到仅有几个拷贝不等。低丰度蛋白质难以检测。数据复杂，解读需要生物信息学技术。但蛋白质组学正在日趋成熟，它与基因组学和转录组学相辅相成，共同构建出更完整的生物学图景。