研究方向1：细胞增殖相关结构的动态变化及调控
细胞增殖是细胞周期运转的核心事件，细胞增殖相关亚细胞结构的动态变化及其调控分子网络的研究，成为揭示生物个体发育机理的重要前提和前沿热点研究领域。目前主要侧重研究：①深入研究着丝粒和中心体蛋白及新特异蛋白对细胞周期的调控机理，并通过对细胞周期G0/G1转换点的动态蛋白质组学研究，鉴定特异性蛋白的作用机理。②在发现细胞增殖调控过程中微丝骨架动态变化新的调节因子基础上，研究细胞增殖过程中微丝骨架结合蛋白对微丝骨架动态变化的调控作用。③研究植物细胞增殖中微丝骨架、激酶信号系统、植物激素、钙信号以及逆境信号系统的作用及其对极性生长与生殖器官发育的调控分子机制。
研究方向2：细胞增殖调控的信号转导及干预
钙信号系统是细胞生长、发育的重要调节途径之一。主要深入研究不同细胞中钙振荡发生的机制、研究胰腺、唾液腺细胞胞吐过程中SNARE及相关蛋白的作用；研究内源性单线态氧在活细胞的发生演变和检测/成像、及其对重要信号蛋白如G蛋白偶联受体的修饰作用。以钙调磷酸酶为核心，研究丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶家族的分子结构和功能，根据蛋白磷酸酶分子靶酶及高活性关键突变体酶的结构和活性进行药物筛选，由药物分子空间结构及相关作用位点的关系对筛选药物进行优化和改造，获得创新药物。
研究方向3：细胞分化与程序性死亡的分子机制
细胞的分化和程序性死亡有助于认识正常发育机制，而且在揭示某些疾病如神经退行性疾病、肿瘤和心血管疾病等的发生机理，探索相应的治疗手段等方面具有的应用价值。（1）深入进行线粒体相关的凋亡通路的研究，鉴定新的定位于线粒体并与凋亡相关的蛋白，并阐明其作用的分子机理；（2）开展凋亡和分化相关的、具有显著调控活性的生物分子和化学药物分子的筛选及其作用机理的研究，为应用研究奠定基础；（3）研究凋亡和Autophagy两者信号通路的交叉，揭示凋亡和Autophagy相互拮抗或促进的分子机理及其应用前景。（4）以两栖、爬行和鸣禽等脊椎动物为模型，比较研究其发育过程中发声控制和听觉中枢核团中神经细胞增殖、凋亡与分化机制，阐明神经细胞凋亡在神经联系重新构筑和神经核团功能分化中的作用，揭示动物脑功能核团进化发育的普遍规律及其调控的分子机制。
研究方向4：细胞衰老与癌变的分子机理
衰老和癌变在细胞水平上拥有共同的调控机制及密切的内在联系，衰老是细胞的一种重要肿瘤抑制机制。我们在与衰老和癌变密切相关的端粒酶活性调节及功能、阿尔茨海默氏症中分子伴侣与Tau蛋白相互调节作用、核受体与衰老相关疾病中的作用进行比较系统的研究。（1）针对蛋白质组学、基因组学方法鉴定的细胞衰老相关蛋白质、microRNA，研究其在衰老及癌变中的调节作用；（2）研究分子伴侣与退行性疾病和衰老的关系；（3）研究核受体及其配体对细胞分化、代谢调控，及其与肥胖、糖尿病、肿瘤等重大疾病发生的关系。寻找防治衰老相关疾病及肿瘤的新的作用靶标以指导新药筛选。
研究方向5：肿瘤相关标志分子及其细胞功能研究
蛋白质组学正在成为细胞生物学的重要基础和强大推动力。我们在2000年倡议并组建了高等学校蛋白质组学研究院。几年来，我们秉持优先把科学前沿与国家重大需求结合起来，同时深化基础研究。计划开展对目前研究和报道最少和最多奥秘的G0/G1转换点进行了高时间分辨率的动态蛋白质组学研究。利用蛋白质组学、功能基因组学和脂类组学等技术筛选和鉴定肿瘤标记物，把肿瘤标记物作为独特的探针和窗口，了解细胞相关调控的分子机制。将为揭示肿瘤发生的分子机制和临床肿瘤防治和药靶的筛选提供了新的理论依据和途径。
