آنالیز جامع پروتئینها با هدف بررسی تنوع ژنتیکی، مطالعه تفاوت‌ها و مطالعه پاسخ به تنش‌ها موضوع اصلی علم بین رشته‌ای پروتئومیکس است. پروتئومیکس با بهره گیری از علوم شیمی پروتئینها، بیوانفورماتیک و زیست‌شناسی به شناسایی، کمیت سنجی، مطالعه تغییرات پس از ترجمه و برهمکنشهای پروتئینها می‌پردازد. هدف پروتئومیکس شناسایی پروتئینهای جدید بر اساس نقش، وظیفه و مطالعه نحوه بیان آنها در سیستم‌های تنظیمی است. امروزه قسمت عمده فعالیت‌های پروتئومیکس تفکیک پروتئینهای بافت‌ها توسط الکتروفورز دو بعدی و شناسایی متعاقب آنها توسط طیف سنجی جرمی است.
نقشه برداری پروتئوم
مطالعه پروتئوم به سادگی مطالعه ژنوم نیست. زیرا پروتئینها را نمی‌توان همانند DNA به روشی مشابه PCR تکثیر کرد. همچنین توالیهای پلی پپتیدی نمی‌توانند به توالیهای اسید آمینه ای مکمل خود متصل شوند. بنابراین برای مطالعه پروتئوم باید از ابزار و روشهای ویژه‌ای استفاده کرد. در پروتئومیکس نه تنها کلیه پروتئینهایی که در یک سلول در یک شرایط مشخص بیان می‌شوند، مورد بررسی قرار می‌گیرند، بلکه عملکرد و رفتار پروتئینها، برهمکنشهای بین پروتئینهای مختلف، تغییراتی که پس از ترجمه روی پروتئینها ایجاد می‌شود و نیمه عمر آنها در سلول نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. در واقع پروتئومیکس از سه بخش تشکیل شده‌است:
۱- پروتئومیکس مقایسه ای: مشخص کردن کلیه پروتئینهایی که در سلول تحت یک شرایط معین (مانند، حالت استراحت، رشد، تمایز، بیماری، تأثیر دارو و...) بیان می‌شوند. به این ترتیب می‌توان پروتئینهایی که در شرایط مختلف بیان می‌شوند یا میزان بیان آنها تغییر می‌کند را شناسایی کرد و در صورت نیاز با روشهای مختلف ایمونولوژیکی و یا طیف سنجی جرمی آنها را شناسایی کرد. شناسایی این پروتئینها در تشخیص بیماری و بررسی روند پیشرفت یا بهبودی آنها و همچنین شناسایی داروهای جدید، مفید می‌باشد.
۲- پروتئومیکس کاربردی: پروتئینها در سلول بصورت منفرد عمل نمی‌کنند و اغلب تأثیر خود را با همکاری ترکیبات پروتئینی و غیر پروتئینی دیگر اعمال می‌کنند. نمونه بارز برهمکنشهای پروتئینی، در مسیرهای انتقال پیام و مسیرهای بیوسنتزی مشاهده می‌شود. با شناسایی این برهمکنشها، بطور کارآمدتری می‌توان عملکرد و رفتار پروتئینها را مشخص کرد.
۳-پروتئومیکس ساختاری: به بررسی و مطالعه ساختار سوم پروتئینها می پردازد.