Um die enorme Komplexität der Funktionen eines Organismus zu erklären, reicht die Kenntnis der genetischen Buchstabenfolge – der so genannten Basensequenz des menschlichen Erbguts – nicht aus. Zu einem tieferen Verständnis der Lebensvorgänge leistet die Proteomforschung einen weiteren, wichtigen Beitrag. Unter dem Begriff Proteom ist die Gesamtheit der zu einem gegebenen Zeitpunkt in einer Zelle vorhandenen Proteine zu verstehen. Je nach Zelltyp erfüllen Proteine unterschiedliche Aufgaben: Sie erleichtern als Katalysatoren beispielsweise chemische Reaktionen, wirken als Strukturgeber oder Signalüberträger. Dabei hat die Zelle Bedarf an einer ganz bestimmten Menge und Auswahl an Proteinen. Dieser Bedarf ist wiederum abhängig vom Zelltyp sowie von einer Vielzahl zeitlich veränderlicher Faktoren. Im Gegensatz zum statischen Genom ist das Proteom der Zelle also dynamisch.

Bei der Entschlüsselung des immensen und ständig wechselnden Proteininventars der Zelle haben zahlreiche Weiterentwicklungen der analytischen Techniken und der Datenverarbeitung im vergangenen Jahrzehnt große Fortschritte ermöglicht. Zur Erforschung des Proteoms bedient sich die Biotechnologie verschiedener Methoden, unter anderem der hochauflösenden, zweidimensionalen Gelelektrophorese. Hierbei wird ein Proteingemisch in Abhängigkeit von Größe und elektrischer Ladung aufgetrennt. Das Hefe-Zwei-Hybridverfahren wiederum erlaubt es, unter Zuhilfenahme gentechnischer Veränderungen bisher unbekannte Wechselwirkungen zwischen Proteinen zu identifizieren. Um Proteine direkt sichtbar zu machen und ihre Verteilung und Anordnung auch in lebenden Zellen zu untersuchen, nutzen Forscher die Fluoreszenzmikroskopie.