能够感应环境变化的信号并作出正确决定对于生物来说非常重要。真核细胞进化出多种信号转导网络，能够针对环境变化做出非常复杂的动态响应，而这些动态响应的空间、时间以及数量的变化决定着不同的细胞命运，比如增殖，分化或者凋亡等。应用合成生物学的方法来研究和改造细胞命运决定过程中起重要作用的信号转导网络，如MAPK信号通路和NF-κB信号通路等。这些信号通路在真核细胞中非常保守，是调控真核细胞对环境刺激做出正确响应的重要信号通路，如哺乳动物免疫细胞对抗原入侵的免疫响应。定量化的研究信号转导网络的拓扑结构与功能的关系，并用合成生物学方法重新编程甚至全新设计这些信号转导网络，创造出能够更加“聪明的”人造细胞。期望通过这些研究，能够理解：1) 这些信号网络能够生成何种特异的信号动力学；2) 特定的信号动力学如何决定不同的细胞命运；3) 我们能否重新编程这些信号网络来执行新的功能；4) 生物网络有无普适性的设计原理。