蛋白质组学/蛋白质组学导论/蛋白质组学原理
如上所述，蛋白质组是极其动态的。细胞中的蛋白质表达会随着时间的推移而改变，这取决于许多内部和外部环境条件。这种动态性质实际上既有利也有弊。如果细胞中所有需要的蛋白质都始终存在，那么将基因与蛋白质相关联可能更容易。然而，可变的蛋白质表达使我们能够观察在给定的一组情况下哪些是上调和下调的。这对于确定与疾病和条件相关的蛋白质以及受疾病和条件影响的蛋白质非常有用，例如温度或环境中某些分子的存在（例如，大肠杆菌中带有lac操纵子的乳糖）。
蛋白质组学作为一门学科的重要目标之一是提高对蛋白质构建和构象中涉及的生物过程的理解。每种蛋白质都折叠成特定的形状，这直接影响其功能。了解蛋白质如何折叠，以及它们如何相互作用以及与其他分子相互作用，直接关系到理解细胞中发生的生物过程。然而，目前蛋白质组学相关数据检索和分析的速度存在局限性。结构测定通常是最耗时的过程，通常通过X射线晶体学或核磁共振波谱法完成。核磁共振法测定蛋白质结构是一种相对较新的方法，它可以帮助获得难以结晶的蛋白质的结构（例如，那些具有许多疏水区域的蛋白质）。目前也有一些工作致力于开发通过核磁共振法进行结构测定的自动化过程，如果准确无误，将能够比以往任何时候都快地对蛋白质进行全面的表征。
在蛋白质研究中使用了许多技术，例如凝胶电泳、液相色谱法、质谱法等，用于分离、鉴定、测序和确定蛋白质的其他特征。在后面的章节中，将详细讨论这些方案和技术，以便更好地了解蛋白质组研究是如何推进的。目前正在开发新的可视化技术，以帮助解释数据，以便在分析过程中获得更详细的结果。蛋白质微阵列，也被称为蛋白质芯片或更具体地说生物芯片，是一种正在开发的技术，用于确定蛋白质浓度，特别是肽和浓度非常低的样本。化学微阵列是蛋白质组学中使用的另一种工具，这种类型的微阵列用于肽分析，以及其他小分子的分析。
有一些高性能成像软件和工具，可以对二维凝胶进行实时扫描，更具体地说，可以对蛋白质印迹进行扫描。甚至红外光谱也正在用于减少凝胶成像中的噪声。自上而下的分析技术也正在开发和应用，以便增加样本量，以提高实验室的时间效率。
蛋白质组学技术的更多进步包括自由流动电泳，它允许在尺寸分离中具有更高的亲和力，以及ProteomeLab的PF2D系统，它根据电荷和疏水性进行分离。纳米技术似乎是蛋白质组学中非常有前景的领域，一些科学家正在生产纳米颗粒作为标记设备，例如SERRS标签。
蛋白质组学中遇到的一个困难是研究细胞中浓度相对较低的蛋白质。由于许多蛋白质以非常高的浓度存在，它们的存在可能会掩盖低浓度蛋白质。同样地，分离这些浓度较低的蛋白质非常困难，因为目前方法的分辨率不允许对低于某个浓度阈值的蛋白质进行可视化。具有相当高分辨率的方法存在无法分离大量不同蛋白质的问题，并且需要大量的样品制备。系统中蛋白质最高浓度和最低浓度之间的差异，或者使用某种技术可以检测到的差异，在蛋白质组学中被称为动态范围。将具有互补优势的不同技术结合起来，在蛋白质组学研究中显示出很大的希望。
蛋白质组学的另一个困难是对在蛋白质组学研究（或研究）中收集的数据进行分析。一台模拟单个蛋白质折叠以实现特定功能的计算机程序可能需要长达30年的时间。然而，目前有许多努力旨在加速这一过程。科学家试图分析数据并模拟不同蛋白质折叠的一种方法是通过分布式计算。分布式编程本质上是使用许多计算机 - 解释它们正常空闲时间，而不是特定的编程过程，例如，为了表征和分析父计算机发送给它们的數據。通过此过程，模拟单个蛋白质折叠所需的时间可以从30年缩短到10天。这些和其他类型的改进在促进蛋白质研究方面显示出巨大的希望。
高通量分析和工具正在用于绕过数据收集过程中的这些限制。蛋白质组学中的一些限制或瓶颈包括大型且未经整理的数据库、对肽分离的低亲和力，以及蛋白质的许多类型翻译后修饰(PTM)，这些修饰导致更复杂 - 不仅是三级结构和四级结构，而且还包括给定蛋白质的作用、影响和功能。高通量蛋白质组学整合了大规模纯化方法，例如亲和标签。一些微量生产正在用于检查蛋白质谱，包括蛋白质芯片和微流体分离。高通量预筛选技术也正在开发中，以帮助确保样本质量并使测试结果更快，例如对于癌症患者。