人类进入太空、探索宇宙，面临着失重、辐射、昼夜节律变化等新的陌生环境，这些环境因素对地球生命有着何种影响需要人们系统和深入的研究。核酸和蛋白质是生命体的两大特殊物质。核酸通过基因携带生命的遗传信息，构成生命的蓝图。而蛋白质则既是生命体的结构物质，也是生命活动的执行者，他们借助其特殊的三维分子结构组装为分子机器，实现各种复杂的生理功能。空间特殊环境对蛋白质分子机器组装的影响是怎样的？这一问题在空间蛋白质工程研究的早期被人们"研以致用"的热情所掩盖，研究的注意力集中在如何在空间培养出适于解析更精细分子结构的高质量蛋白质晶体上。基于前期工作积累和地面生命科学的发展趋势，我们提出空间生物大分子组装与应用研究，从分子组装的角度，研究空间的微重力环境对蛋白质分子组装的影响。借助我国返回式科学试验卫星、神舟飞船以及美国航天飞机等平台，我们实施了多次空间实验。最新的神舟八号空间实验表明，空间的微重力环境对蛋白质分子的组装有着复杂的影响：一方面，微重力通过优化的实验样品室有效地抑制了地面上重力诱导的自然对流，创造出稳定安静的晶体生长环境，为提高蛋白质晶体的质量做出贡献；另一方面，微重力也使生物大分子失去了重力沉降和对流创造的识别组装机会，分子外围有序化溶剂层增厚，从而导致在分子组装过程中外因作用增强，严重时导致组装方式发生了改变。同时，外因增强的组装有序结构在回到重力环境后松弛现象明显。以上研究结果对我们面向空间站的生物大分子组装与应用研究具有重要意义，为拟开展的空间复杂蛋白质及其复合物组装、纳米晶蛋白质药物及纳米骨骼复合材料制备等研究方案的设计和优化提供了必要的理论知识。