课题组综合运用微生物学、生物化学、蛋白质组学、光谱学、X射线晶体学和冷冻电镜分析等多学科原理和技术手段，解析重要工农业微生物和病原菌来源的金属蛋白和膜蛋白参与生理生化过程的作用机制；结合计算结构生物学与合成生物学，指导微生物细胞工厂改造和药物设计。

目前开展及拟开展的主要研究包括：

(1) 微生物驱动氮循环关键金属酶的催化机制、合成组装及应用；

(2) 原核生物能量代谢跨膜复合体结构、功能与电子传递途径；

(3) 病原菌毒力调控相关跨膜信号转导的机制；

(4) 金属离子稳态与跨膜转运。