生命情報分子科学分野
ゲノム情報をもとにした生体機能分子の構造・機能、さらにそれらの総体である超分子構造やオルガネラ機能の研究は、近年他の学問分野との融合も視野に入れた新しい生命科学領域へと発展し、「生命情報分子科学」の確かな学問領域の確立へと歩んでいる。この教育分野では、遺伝情報の複製・転写・翻訳から産生される生体機能分子のＸ線構造生物学、生体分子群の細胞内での動態や機能を調べる分子細胞生物学、さらにデータサイエンス分野を担える研究者・技術者を養成する。
生命物質科学分野
生命活動の場としての生体組織を形作る物質の構造や性質及びその構築原理、生命活動をつかさどる鍵となる化学物質の機能と構造の関係を学ぶ。また、これらの物質を活用して生命が外的環境とどのように折り合いをつけているかなどを学ぶ。更に、最先端技術を駆使して、医薬品リード、機能性食品、人工的な機能分子等の創製を学ぶ。本分野では、化学・物理に基づいた物質科学の立場から生命を捉える教育を行う。
細胞機能科学分野
すべての生命現象は細胞の活動によって生じる。本分野では、細胞機能について、細胞内外の分子科学から情報伝達ネットワーク、細胞間相互作用、組織・個体レベルの制御機構までを学ぶ。細胞の刺激受容と応答の仕組みや形態形成を最先端の生体分子イメージングで解き明かすとともに、免疫系や神経系における生体機能制御の仕組みを理解する。生命活動の多様性を生み出している細胞機能を理解することにより、疾病克服の道が拓かれることを学ぶ。
生命機能制御科学分野
遺伝情報が翻訳さらに翻訳後修飾される過程は極めて多彩な生体分子が関与する複雑な仕組みである。病気はその複雑かつ精巧な生命現象の仕組みが破綻することに起因して発症するが、同時に免疫のように身体のこのような異常を察知して防御したり、失われた機能を回復・再生したりする仕組みも存在する。この分野ではこのような複雑な生命の仕組みを分子レベルから、細胞、組織さらに個体レベルまでの連続した実験系を用いて体系的・総合的に研究することが可能である。有機合成からゲノム編集などの遺伝子改変技術までを駆使して複雑な生体機能がどのような「分子機構」によって維持あるいは制御されているのかを俯瞰することで、創薬や医療などの先端分野で必要とされる高度な考え方と研究手法を習得する。
分子適応科学（連携分野：産業技術総合研究所）
未知未利用生物資源の探索とそれらの生化学的性質の解明、遺伝子発現を効果的に調節可能な機能性核酸の創出と核酸医薬への応用、および高分解能ＮＭＲ法・Ｘ線法の併用による産業用蛋白質の３次元分子構造解析を行う。これら遺伝子、蛋白質、細胞レベルでの知見を結合して生命材料の構築原理を解明することで、独自の新しいバイオテクノロジーを創成する。
フロンティア生命材料科学（連携分野：物質・材料研究機構）
接着性の細胞を構造の異なる材料上で培養すると細胞の分化や機能が変化します。細胞が材料表面の構造を認識するメカニズムを解明するために、表面構造と遺伝子・タンパク質発現ネットワークとの関係を明らかにする研究に取り組んでいます。また、これらのトランスクリプトームやプロテオーム解析により見出された表面構造特異的に発現が変動する未知遺伝子群の機能解析を行うことにより生命科学分野への応用も展開します。