- Расшифровка и анализ геномов микроорганизмов (архей, бактерий и грибов), в том числе промышленно-значимых, экстремофильных и фитопатогенных;
- Сравнительная геномика микроорганизмов, в том числе экстремофильных, с целью обнаружения новых путей биоконверсии и новых ферментов для биотехнологии;
- Транскриптомные и протеомные исследования с целью выявления ключевых метаболических путей образования биотехнологически ценных продуктов;
- Расшифровка геномов растений с целью поиска генов, определяющих хозяйственно-ценные признаки растений, которые могут быть использованы в селекционной работе;
- Идентификация и характеристика генов и генных семейств для молекулярной систематики и изучения эволюции растений, изучение молекулярно-генетических механизмов регуляции цветения;
- Метагеномный анализ природных экосистем с целью характеристики состава и функциональных возможностей сообществ, анализа геномов представителей новых «некультивируемых» линий микроорганизмов, идентификации промышленно-значимых ферментов и путей биотрансформации, результатов антропогенного воздействия на экосистемы;
- Анализ геномов единичных клеток микроорганизмов для характеристики новых «некультвивируемых» линий микроорганизмов и поиска биотехнологически-значимых ферментов и процессов;
- Исследования в области геномики и метагеномики Арктических и Антарктических экосистем, направленные на изучение их биоразнообразия и эволюции, механизмов адаптации организмов к экстремальным условиям, перспектив воздействия климатических изменений и деятельности человека на арктические экосистемы;
- Анализ индивидуальных геномов и эпигеномов человека для идентификации факторов предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям;
- Анализ раковых геномов и эпигеномов для индивидуального подбора лекарств на основе определения генетически детерминированной чувствительности к ним в клетках опухоли;
- Исследования в области эпигенетики позвоночных с целью определения фундаментальных основ трансгенерационного наследования приобретенных признаков, а также механизмов геномной адаптации к стрессовым внешним воздействиям на клетку/организм;
- Изучение фундаментальных проблем межвидовых барьеров переноса прионов и их штаммового разнообразия, причины токсичности амилоидов, выявление клеточных факторов влияющих на возникновение амилоидов и на репликацию прионных амилоидов на дрожжевой модели;
- Транскриптомный, протеомный и метаболомный анализ покоящихся клеток Mycobacterium tuberculosis обнаружение «антигенов латентности» на основе массированного скринирования белков, присутствующих в покоящихся (латентных) клетках M.tuberculosis с целью разработки новых препаратов для лечения латентного туберкулеза и его диагностики;
- Разработка основ метрологического обеспечения геномных исследований и методов молекулярной диагностики.