领域
结构与分子生物学领域
结构与分子生物学以蛋白质三维结构为基础，结合分子细胞生物学和生物化学，研究与重要生命活动相关的蛋白质及其复合物、组装体的结构，以及它们与功能的关系，探索蛋白质折叠的规律，发展生物信息学新理论新方法，为解决关系人类健康与疾病的关键问题提供新的理论依据。以“生物大分子国家重点实验室”为核心，吸纳国内外蛋白质化学、分子遗传学、生物信息学、X射线晶体学、核磁共振波谱学、电子晶体学、生物质谱及其它谱学和分子细胞生物学等多方面优秀科学家，组建了结构与分子生物学研究中心。
重点研究方向：
- 重要生命活动相关蛋白质的三维结构与功能研究
重要蛋白质三维结构与功能研究；重要膜蛋白功能与结构以及膜脂－膜蛋白相互作用的研究；活细胞内蛋白质相互作用研究。
- 蛋白质折叠规律的研究
蛋白质及新生肽链折叠；蛋白质聚集规律及其结构相关疑难病症发生的分子机理。
- 计算生物学新理论、新方法研究
蛋白质结构预测新方法研究；比较基因组学的研究；非编码区的信息结构分析。
- 蛋白质与多肽药物研究
蛋白质与多肽药物的发现；蛋白质与多肽药物的质量控制；蛋白质与多肽药物的给药系统。
- 纳米生物学
纳米生物材料的性质、有序组装技术及表征；纳米生物分子器件。
- 分子神经生物学
视觉信息处理、学习记忆、神经系统的发育等复杂脑功能的分子机制，以及神经退行性疾病的分子生物学基础。
脑与认知科学领域
脑与认知科学以感知觉的神经基础为主要研究方向，在行为、细胞及分子层次上，研究感知觉信息的基本表达、感知觉信息加工的神经基础以及感知觉信息加工的分子基础，为认识脑、保护脑、创造脑奠定科学基础。研究所以“中国科学院视觉信息加工重点实验室”和“中国科学院认知科学重点实验室”为基础，吸纳国内外本领域优秀科学家组建了脑与认知科学研究中心。
重点研究方向：
- 感知觉信息的基本表达
感知觉信息基本表达的认知科学实验研究；智力模块性的脑认知成像研究；高时空分辨率的脑认知成像方法的研究。
- 感知觉信息加工的神经基础
大脑皮层感觉区的功能组织；视听觉中注意的神经机制；感知觉信息加工的模型和模拟。
- 感知觉信息加工的分子基础
联想学习中脑对感知觉信息加工的分子机制；感知觉系统发育基因的调控。
- 学习和记忆的细胞分子机制
系统生物学领域
系统生物学是继基因组学、蛋白质组学之后生物学的一门新兴学科，代表21世纪生物学的未来。系统生物学是要采用系统科学的方法，将生物过程不是作为孤立的很多部分而是作为整个系统来定量研究。它借助和发展多学科交叉的新技术方法，研究功能生命系统中所有组成成分的系统行为、相互联系以及动力学特性，进而揭示生命系统设计与控制基本规律。为了顺应学科发展的需要和发挥生物物理研究所多学科交叉的优势，我们及时确立了发展系统生物学，组建系统生物学研究中心的战略定位。
重点研究方向：
- 系统生物学的方法学研究
主要研发适合于系统生物学研究需求的大容量、高通量研究方法和技术，如高通量的细胞和细胞器分选、蛋白质相互作用关系和动力学特性研究等。
- 模式生物系统研究
主要选择合适的模式生物，如果蝇、小鼠等，研究其中诸如内分泌、免疫和神经等模式生物系统的全部系统构成成分和动力学特性，描述系统的输入和输出信息流程，揭示其系统的设计和调控规律。
- 生物信息学研究
发展和完善适合于描述和模拟复杂生物系统的软件系统，研究复杂生物系统的算法和数学模型，收集、整合、维护海量级增长的实验数据，复杂生物系统的动态仿真等。
- 功能结构基因组学研究
以感染与免疫为切入点，系统地测定一批重要蛋白质、蛋白质复合物、蛋白质复杂体系的三维结构，深入研究其功能。
- 膜蛋白质组学研究
生物膜动态变化相关膜蛋白质组学研究；疾病相关膜蛋白质组学研究。
感染与免疫科学领域
感染与免疫科学以人类肝炎、艾滋病、SARS等传染性疾病等重大感染性疾病为研究对象，建立感染动物模型体系，在生理生化、组织细胞、遗传基因等不同水平上，对病原微生物的结构特性和与宿主之间的相互作用、机体免疫细胞和效应分子的活化和表达、免疫应答过程的信号传导、免疫反应的分子调控等方面进行理论和应用方面的研究。研究所吸引多位海外与国内分子免疫学科学家为学术领导力量组建了感染与免疫中心，积极发挥多学科交叉综合的优势，作为研究所新的学术研究方向。
重点研究方向：
- 与病毒感染相关的T细胞发育、激活和效应的分子和细胞免疫机制研究
- 感染引起的免疫记忆的细胞和分子免疫机理
- 病毒感染的天然免疫与宿主限制的分子机制
- 共刺激分子在T细胞激活和免疫耐受中的调控作用
- 树突状细胞的发育和功能、Pre-DC2/IPCs在抗感染免疫中的作用
- TNF超家族成员淋巴毒素和受体LTβR分子之间的相互作用
- 病毒和宿主之间相互作用的分子机理与病毒感染的治疗与诊断
- 细胞分化和凋亡的信号转导
