המחקר הנערך במחלקתנו מתמקד בהבנת המנגנונים המעורבים בזיהוי ועיבוד מידע ע"י תאים בתנאים רגילים ובמצבי עקה או מחלה. המכנה המשותף של מחקרי המחלקה הינו מבנה ותיפקוד חלבונים העומדים בקשר עם סביבתם בתנאים רגילים ובמצבים בלתי תקינים. קבוצות המחקר השונות עוסקות במגוון נושאים החל מתיפקוד תאי עצב והעברת אותות במודלים של התנהגות או נוון עצבי, המשך בשעונים ביולוגיים, וכלה בדינמיקה שבין חלוקת תאים לתמותת תאים בתאים סרטניים.
חלק מקבוצות המחקר במחלקה מתמקדות במעבר אותות מממברנת התא דרך הציטופלסמה לגרעין. קבוצות אחרות חוקרות השפעת שינויים במהלך השעתוק ולאחריו על ביטוי גנים בעקבות העברת אותות. קבוצות נוספות עוסקות בקשר בין מבנה חלבונים לתפקודם, כיצד ניתן לנצל מידע זה על מנת לשנות תכונות של חלבונים, וכיצד מבקרים התאים את איכות החלבונים המתבטאים בהם.
החוקרים במחלקתנו משתמשים במגוון מודלים ניסיוניים החל בחידקים, תאי שמר ותאי יונקים, המשך בעכברי מודל שעברו מניפולציות גנטיות כגון החדרה או גריעה של גנים שונים, וכלה בשיטות חדשניות כגון הדבקה בלנטיוירוסים, RNA interference ומיקרו-רנ"א. מחקרינו עושים שימוש בטכניקות וציוד חדשני כגון קריסטלוגרפית קרני-X, ספקטרוסקופית מסות, מיקרוסקופיה קונפוקאלית וסריקות רב-מערכתיות באמצעות רובוטים.
כוחה של המחלקה נובע מן הגישה הבין-תחומית לחקר השאלות השונות ומיכולתנו לשלב ביוכימיה קלאסית עם תחומים חדשניים כגון ביולוגיה של מערכות וביולוגיה חישובית.