Направления работы этого отдела связаны с изучением молекулярных механизмов функционирования клетки, исследованием структурно-функциональной организации генома ключевых клеточных органелл и разработкой принципов его направленного изменения. Для решения фундаментальных и прикладных задач активно используются наноструктурные молекулярные и надмолекулярные комплексы: мембранные структуры, плазменные ДНК митохондрий, плазмиды E.coli, агробактериальные плазмиды, создаются  кассеты  генов, необходимые для синтеза в растениях новых биологически активных соединений, имеющих медицинское значение, например, создание новых типов вакцин против опасных инфекций на основе трансгенных растений.

В состав отдела входят следующие лаборатории: