Фундаментальные исследования Института направлены на изучение разнообразия микробного мира и принципов его взаимодействия с окружающей средой (биохимические, физиологические и молекулярно-генетические основы).

Основные направления деятельности:

• Молекулярная генетика, механизмы реализации генетической информации
• Микробное разнообразие и его ресурсы
• Экология микроорганизмов. Физиология и биохимия микроорганизмов во взаимодействии с окружающей средой
• Молекулярные механизмы функционирования генетических систем микроорганизмов
• Использование микроорганизмов в биотехнологии
• Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов.

Важнейшие достижения Института:

Работы в области генетической инженерии микроорганизмов, начатые в ИБФМ еще в 1972 году, заложили основы этих исследований в России.

Организована Всероссийская коллекция микроорганизмов, крупнейшая в России и странах СНГ и имеющая мировое значение. Поддерживается в нарастающем объеме и сохраняется коллекция микроорганизмов, насчитывающая 15000 культур немедицинского профиля, пополняются рабочие коллекции микроорганизмов, используемых в биотехнологических разработках.

Исследованы особенности регуляции биохимических процессов у микроорганизмов, связанные с запасанием пластических материалов и энергии в виде полимерных соединений, выполняющих резервную функцию (в первую очередь неорганических полифосфатов); установлена регуляторная роль полифосфатов в биосинтезе гликопротеинов, антибиотиков и алкалоидов.

Впервые обнаружены клеточные новые структуры микроорганизмов: специфические сложно-организованные «каналы» в клеточной стенке дрожжей; экстрацеллюлярные гемосомы, в которых обнаружены цитохром С и гемопротеин, сходных по спектральным характеристикам с гемоглобином.

Впервые достоверно установлено наличие в вечномерзлых грунтах Сибири жизнеспособных форм дрожжей, находившихся в анабиотическом состоянии в течение 3-5 миллионов лет.

Создана и поддерживается коллекция метилотрофных бактерий и дрожжей, включая штаммы, устойчивые к экстремальным значениям pH, солености и температуры. Коллекция наиболее представительная и охарактеризованная в мире. Предложено и валидировано 10 новых родов и более 50 новых видов аэробных метилотрофных бактерий. Созданы современные представления о таксономическом и структурно-функциональном разнообразии аэробных метилотрофов, их повсеместном распространении и глобальной биогеохимической роли.

Открыты новые виды этих и ранее описанных родов. Впервые показана возможность использования некоторых биополимеров в качестве таксономического маркера.

Впервые разработан и применен метод компьютерного анализа серийных срезов микроорганизмов, позволяющий описывать их трехмерные структуры.

Изучены вопросы функциональной значимости, распространения, классификации, организации и эволюции бактериальных плазмид. Сформирована коллекция штаммов-деструкторов нефтепродуктов. Созданы предпосылки для направленного конструирования микробных ассоциаций с заданными свойствами для разработки биотехнологий очистки окружающей среды от антропогенных загрязнений.

По результатам фундаментальных исследований в области биохимии, физиологии , генной инженерии и молекулярной биологии микроорганизмов создан ряд биотехнологических разработок для медицины, сельского хозяйства, охраны и восстановления окружающей среды.

Изучены тионовые бактерии, споосбные окислять минеральные сульфиды, для развития технологии выщелачивания ценных металлов из минералов.

Установлено широкое распространение в природе ультрамикробактерий – сверхмелких свободно-живущих микроорганизмов, обитающих в почвах, илах, воде, на корнях растений. Открыто свойство паразитизма ультрамикробактерий на других видах бактерий.