蛋白质折叠及功能的单分子荧光研究

蛋白质的正确折叠是蛋白质实现其功能的必要步骤，折叠机理的问题也是分子生物学中还未完全解答的核心问题之一。单分子技术能够对单个的蛋白质分子进行分别研究，从而提供系综探测技术所无法获得的信息，在蛋白质折叠及功能研究中具有独特的优势。

G蛋白偶联受体信号转导的分子机制研究

G蛋白偶联受体（GPCRs）在细胞信号转导过程中起着至关重要的作用，虽然越来越多的GPCRs结构被报道，其信号转导的分子机制依然不清楚。我们的兴趣集中在利用单分子技术研究GPCRs二聚化以及GPCRs激活过程中的分子机制。

藻类生物能源

针对生物能源利用中关键蛋白质或酶的稳定性、结构与功能分析，利用基因技术、化学修饰和组装等技术对生物能源直接相关的蛋白和酶（如微藻光和系统中的 PSI 和 LHC-II、绿藻产氢酶等）进行改造，以调控蛋白在体内和体外的稳定性及活性，从而改善生物能源利用效率、促进生物能源的产业化进程。

甜叶菊中糖基转移酶的结构、催化机制及改性研究

甜菊糖甜度约为蔗糖的300 倍，具有热量低、甜度高、味质好、稳定性好等特点。食用后对血糖无影响，与人工合成甜味剂相比，甜菊糖无毒副作用，无致癌物，食用安全，是一种可替代蔗糖的非常理想的甜味剂，是可能和甘蔗以及甜菜比肩的世界“第三大糖源”，近年来市场需求复合年均增速超过75%。基于甜叶菊中糖基转移酶（UGT）来催化制备高品位甜菊糖，具有重要的应用前景，酶催化也是当前绿色化工的研究重点。本方向拟解决三个重要科学问题：1）UGT及其与底物结合形成的复合物的三维结构；2）UGT催化生成高品质的甜味甜菊糖的机理；3）高活性高稳定性UGT新型突变体的设计和改造。

纳米-生物相互作用机理的分子模拟研究

采用多种分子模拟技术（如蒙特卡罗、分子动力学、耗散粒子动力学、布朗动力学等），对发生在纳米尺度下的生命现象（如生物膜融合及分裂、生物膜弯曲、信号跨膜转导、细胞内吞噬等）进行机理研究。通过模拟蛋白的聚集机理探索其在生物膜弯曲及信号跨膜转导等生命活动中的作用；通过模拟纳米粒子与细胞膜的相互作用，理解纳米粒子细胞摄入的路径（内吞或穿膜）及其细胞毒性机理。