蛋白質組學/蛋白質組學導論/蛋白質組學原理
如上所述，蛋白質組是極其動態的。細胞中的蛋白質表達會隨著時間的推移而改變，這取決於許多內部和外部環境條件。這種動態性質實際上既有利也有弊。如果細胞中所有需要的蛋白質都始終存在，那麼將基因與蛋白質相關聯可能更容易。然而，可變的蛋白質表達使我們能夠觀察在給定的一組情況下哪些是上調和下調的。這對於確定與疾病和條件相關的蛋白質以及受疾病和條件影響的蛋白質非常有用，例如溫度或環境中某些分子的存在（例如，大腸桿菌中帶有lac操縱子的乳糖）。
蛋白質組學作為一門學科的重要目標之一是提高對蛋白質構建和構象中涉及的生物過程的理解。每種蛋白質都摺疊成特定的形狀，這直接影響其功能。瞭解蛋白質如何摺疊，以及它們如何相互作用以及與其他分子相互作用，直接關係到理解細胞中發生的生物過程。然而，目前蛋白質組學相關資料檢索和分析的速度存在侷限性。結構測定通常是最耗時的過程，通常透過X射線晶體學或核磁共振波譜法完成。核磁共振法測定蛋白質結構是一種相對較新的方法，它可以幫助獲得難以結晶的蛋白質的結構（例如，那些具有許多疏水區域的蛋白質）。目前也有一些工作致力於開發透過核磁共振法進行結構測定的自動化過程，如果準確無誤，將能夠比以往任何時候都快地對蛋白質進行全面的表徵。
在蛋白質研究中使用了許多技術，例如凝膠電泳、液相色譜法、質譜法等，用於分離、鑑定、測序和確定蛋白質的其他特徵。在後面的章節中，將詳細討論這些方案和技術，以便更好地瞭解蛋白質組研究是如何推進的。目前正在開發新的視覺化技術，以幫助解釋資料，以便在分析過程中獲得更詳細的結果。蛋白質微陣列，也被稱為蛋白質晶片或更具體地說生物晶片，是一種正在開發的技術，用於確定蛋白質濃度，特別是肽和濃度非常低的樣本。化學微陣列是蛋白質組學中使用的另一種工具，這種型別的微陣列用於肽分析，以及其他小分子的分析。
有一些高效能成像軟體和工具，可以對二維凝膠進行即時掃描，更具體地說，可以對蛋白質印跡進行掃描。甚至紅外光譜也正在用於減少凝膠成像中的噪聲。自上而下的分析技術也正在開發和應用，以便增加樣本量，以提高實驗室的時間效率。
蛋白質組學技術的更多進步包括自由流動電泳，它允許在尺寸分離中具有更高的親和力，以及ProteomeLab的PF2D系統，它根據電荷和疏水性進行分離。奈米技術似乎是蛋白質組學中非常有前景的領域，一些科學家正在生產奈米顆粒作為標記裝置，例如SERRS標籤。
蛋白質組學中遇到的一個困難是研究細胞中濃度相對較低的蛋白質。由於許多蛋白質以非常高的濃度存在，它們的存在可能會掩蓋低濃度蛋白質。同樣地，分離這些濃度較低的蛋白質非常困難，因為目前方法的解析度不允許對低於某個濃度閾值的蛋白質進行視覺化。具有相當高解析度的方法存在無法分離大量不同蛋白質的問題，並且需要大量的樣品製備。系統中蛋白質最高濃度和最低濃度之間的差異，或者使用某種技術可以檢測到的差異，在蛋白質組學中被稱為動態範圍。將具有互補優勢的不同技術結合起來，在蛋白質組學研究中顯示出很大的希望。
蛋白質組學的另一個困難是對在蛋白質組學研究（或研究）中收集的資料進行分析。一臺模擬單個蛋白質摺疊以實現特定功能的計算機程式可能需要長達30年的時間。然而，目前有許多努力旨在加速這一過程。科學家試圖分析資料並模擬不同蛋白質摺疊的一種方法是透過分散式計算。分散式程式設計本質上是使用許多計算機 - 解釋它們正常空閒時間，而不是特定的程式設計過程，例如，為了表徵和分析父計算機發送給它們的資料。透過此過程，模擬單個蛋白質摺疊所需的時間可以從30年縮短到10天。這些和其他型別的改進在促進蛋白質研究方面顯示出巨大的希望。
高通量分析和工具正在用於繞過資料收集過程中的這些限制。蛋白質組學中的一些限制或瓶頸包括大型且未經整理的資料庫、對肽分離的低親和力，以及蛋白質的許多型別翻譯後修飾(PTM)，這些修飾導致更復雜 - 不僅是三級結構和四級結構，而且還包括給定蛋白質的作用、影響和功能。高通量蛋白質組學整合了大規模純化方法，例如親和標籤。一些微量生產正在用於檢查蛋白質譜，包括蛋白質晶片和微流體分離。高通量預篩選技術也正在開發中，以幫助確保樣本質量並使測試結果更快，例如對於癌症患者。