Professor Dr Martin Beck

Forschungsschwerpunkte: Strukturbiologie, Systembiologie und Biogenese von Proteinkomplexen, Kernporenkomplexe, Zellkern-Zytoplasma-Transport
Martin Beck ist ein deutscher Biochemiker und Biophysiker, der mit einer Kombination unterschiedlichster Methoden große Proteinkomplexe in der Zelle erforscht. In seinem Fokus stehen besonders die die Kernmembran durchziehenden Poren, die den Austausch von Stoffen und Informationen zwischen Zellkern und Zytoplasma regulieren.
Der Transport von Wasser, Proteinen, Lipiden, Ribonukleinsäure (RNA), Kohlenhydraten, Ionen und Enzymen vom Kern zur Zellflüssigkeit erfolgt durch die Kernporenkomplexe (NPCs) – große Kanäle, die die Kernhülle durchdringen. Die NPCs spielen eine entscheidende Rolle bei verschiedenen zellulären Prozessen, wie der Genexpression und Signaltransduktion, und dienen gleichzeitig dem Schutz des im Zellkern gelagerten genetischen Erbguts, der DNA. In Säugetieren setzt sich der Kernporenkomplex aus etwa 1.000 Proteinbausteinen zusammen und bildet eine komplexe zylindrische Architektur, die die inneren und äußeren Kernmembranen miteinander verbindet. Er gilt als einer der größten Proteinkomplexe in der Zelle.
Martin Beck nutzt eine Kombination von Techniken wie Kryo-Elektronenmikroskopie, Röntgenkristallographie, molekularbiologischen Verfahren und Computersimulationen, um Architektur und Dynamik des Kernporenkomplexes detailliert zu erforschen. Seinem Team ist es gelungen, nicht nur die Struktur des menschlichen Kernporen-Gerüsts nahezu vollständig zu entschlüsseln, sondern auch zu verstehen, wie sich die Poren ausdehnen und verengen: Zugkräfte, die durch die Kernmembranen wirken, führen zu einer Dehnung der NPCs und zur Erweiterung ihres Durchmessers, während die Entlastung solcher Kräfte zu einer Verengung der Kanäle führt.
Aktuell erforscht Martin Beck die evolutionäre Entwicklung der Kernporen in eukaryotischen Zellen, um ihrer enormen Vielfalt auf die Spur zu kommen. Veränderungen in den NPCs könnten Einblicke in die Evolutionsgeschichte der Eukaryoten bieten. Ein weiterer Schwerpunkt des Biochemikers liegt auf der komplexen Architektur der NPCs, die sich an Wachstum und Zelldifferenzierung anpassen. Sie müssen dabei nicht nur auf- und abgebaut, sondern auch regelmäßig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden.
Martin Becks Pionierarbeit hat zu einem vertieften Verständnis des Stoff- und Informationsaustauschs innerhalb der Zelle sowie deren vielfältigen Konformationsänderungen geführt. Das wirft nicht nur ein Schlaglicht auf die Evolutionsgeschichte der Eukaryoten, sondern liefert auch Mosaiksteine zum Verständnis genetischer Erkrankungen und maligner Transformationen von Zellen und Gewebe.