亚细胞蛋白质组学是蛋白质组学的重要分支，聚焦于
细胞器或特定区域（如
细胞膜、
细胞核、
线粒体等）的蛋白质组研究。该学科通过分离纯化亚细胞结构，突破全细胞蛋白质组复杂性限制，可检测低丰度蛋白质并揭示生理病理过程的分子机制。其技术框架涵盖
差速离心、
密度梯度离心等分离方法，结合
双向电泳、质谱技术（如nanoLC-MS/MS）进行分析。作为
生物物理学与
系统生物学交叉领域，其在功能注释、相互作用网络分析等方面具有方法论价值。
亚细胞蛋白质组学以细胞器或特定功能区域为研究单元，系统性分析其蛋白质组成、表达水平及动态变化。该领域作为蛋白质组学从定性向定量发展的新兴方向，被纳入生物物理学名词体系。相较于涵盖数万个蛋白质的全细胞分析，其将研究规模缩减至4000个蛋白质以内，显著提升检测灵敏度。
采用差速离心联合密度梯度离心法（如Percoll介质）实现高纯度线粒体提取，通过优化离心参数可降低核蛋白污染至5%以下。细胞核分离需结合非离子型去垢剂处理破除细胞膜。
截至2024年，在线粒体蛋白质组研究中已建立标准化流程：从小麦小花组织提取的线粒体纯度可达92%以上，配合双向电泳可检测超过800个蛋白质点。该方法成功揭示线粒体在植物生殖发育中的能量调控网络。
在疾病机制研究方面，通过比较病理状态下
亚细胞蛋白质组的差异表达（如
膜受体丰度变化），可发现早期生物标志物。技术敏感性使得检测限达到飞摩尔级别，较全细胞分析提升两个数量级。
该领域通过方法学创新持续推动细胞生物学研究从描述性向机制性转变，为
精准医学和
合成生物学提供基础工具。