2025 Mai - Edvinas Stankunas

Edvinas Stankunas, MSc

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, Mai 2025

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Herrn
Edvinas Stankunas, MSc aus Anlass der im Top-Journal „Nature Cell Biology“ (IF 17.3) erschienenen Arbeit „Docking a flexible basket onto the core of the nuclear pore complex“ [1]. Die multidisziplinäre Studie entstand im Rahmen des Master und PhD-Studiums von Edvinas Stankunas an den Max Perutz Labs in der Arbeitsgruppe von Univ.-Prof. Dr. A. Köhler (Scientific Director der Max Perutz Labs).

 

Kernpore: Die Schnellstraße zwischen Zellkern und Zytoplasma

Die Kernpore ist eine zentrale Struktur im Zellkern, die den gezielten Austausch von Molekülen zwischen Zellkern und Zytoplasma ermöglicht und eine wichtige Rolle beim Ablesen der Erbinformation spielt. In einer kürzlich in Nature Cell Biology [1] veröffentlichten Studie haben Edvinas Stankunas und Alwin Köhler von den Max Perutz Labs bedeutende Fortschritte beim Verständnis der Kernpore gemacht. Sie untersuchten einen bislang wenig erforschten Teil der Kernpore, der einer Korbstruktur ähnelt und für den Molekültransport aus dem Zellkern von großer Bedeutung ist.

Kernporen zählen zu den größten Zellstrukturen und bestehen beim Menschen aus etwa 1.000 Proteinen, die einen Kanal durch die Kernhülle bilden [2,3]. Dieser Kanal ist äußerst effizient und kann pro Sekunde etwa 1.000 Proteine selektiv in den Zellkern hinein oder hinaus transportieren. Diese hohe Transportkapazität ist entscheidend für die schnelle und präzise Regulierung zellulärer Prozesse, wie etwa dem Ablesen der Erbinformation.

An einer Seite der Kernpore befindet sich eine Struktur, die einem Korb ähnelt und für zahlreiche Transportprozesse wichtig ist [4,5]. Diese Struktur war zwar seit Jahrzehnten bekannt, ließ sich jedoch nur schwer untersuchen, da sie beim Versuch, sie zu isolieren, leicht zerfällt und so traditionellen Methoden der Strukturanalyse entgeht. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher neue Methoden. Mithilfe Künstlicher Intelligenz konnten sie die Verbindungen zwischen den wichtigen Proteinen der Korbstruktur vorhersagen und diese Vorhersagen durch Methoden wie Elektronenmikroskopie, Biochemie und Zellbiologie validieren.

Ein entscheidender Schritt war die synthetische Rekonstruktion der Korbstruktur aus ihren einzelnen Proteinen. Dabei zeigte sich überraschenderweise, dass diese Struktur eine dynamische Flexibilität besitzt und ihre Form verändern kann. Das Team erstellte ein detailliertes molekulares Modell, das die Architektur dieser bisher wenig verstandenen Struktur erklärt. Es zeigt, dass die Kernpore keine starre Struktur ist, sondern sich flexibel an unterschiedliche Transportprozesse anpassen kann.

Diese Entdeckung liefert neue Erkenntnisse über die funktionelle Anpassungsfähigkeit der Kernpore und ihre Rolle im zellulären Transport. Die gewonnenen Ergebnisse könnten auch Auswirkungen auf das Verständnis und die Behandlung genetischer Erkrankungen haben, da immer mehr Krankheiten, darunter Krebs und neurodegenerative Erkrankungen, mit Mutationen in den Proteinen der Kernpore in Verbindung gebracht werden.

Wissenschaftliches Umfeld

Edvinas Stankunas forscht in der Gruppe von Alwin Köhler an den Max Perutz Labs.
Das Institut ist ein Joint Venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien. Das Institut betreibt herausragende, international anerkannte Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Molekularbiologie. Wissenschafter:innen der Max Perutz Labs erforschen grundlegende, mechanistische Prozesse in der Biomedizin und verbinden innovative Grundlagenforschung mit medizinisch relevanten Fragestellungen.
Die Max Perutz Labs sind Teil des Vienna BioCenter, einem führenden Hotspot der Lebenswissenschaften in Europa. Am Institut sind mehr als 40 Forschungsgruppen mit rund 400 Mitarbeiter:innen aus mehr als 50 Nationen tätig.

Zur Person

Er absolvierte sein Bachlor Studium von 2014 bis 2018 in Biochemie an der Universität Vilnius in Litauen. 2016 nahm er an einem 9-wöchigen Forschungsprogramm der Vienna Biocenter Summer School teil. Hier konnte er die Jury mit einem der besten Vorträge überzeugen und gewann einen Preis. Seine Bachelorarbeit schrieb er an einem der renommiertesten Labore Litauens (Virginijus Siksnys, CRISPR-Forschung). Anschließend absolvierte er sein Masterstudium im Bereich Molekularbiologie an der Universität Wien. Seit 2021 arbeitet er als Doktoratsstudent in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Alwin Köhler an den Max Perutz Labs in Wien.

Ausgewählte Literatur

1. Edvinas Stankunas & Alwin Köhler. Docking a flexible basket onto the core of the nuclear pore complex.  Nature Cell Biology Vol 26, Issue 9 (2024) https://doi.org/10.1038/s41556-024-01484-x
2. Petrovic S, Samanta D, Perriches T, Bley CJ, Thierbach K, Brown B, Nie S, Mobbs GW, Stevens TA, Liu X, Tomaleri GP, Schaus L, Hoelz A.  Architecture of the linker-scaffold in the nuclear pore. Science Vol 376, Issue 6598 (2022) https://doi.org/10.1126/science.abm9798
3. Mosalaganti S, Obarska-Kosinska A, Siggel M, Taniguchi R, Turoňová B, Zimmerli CE, Buczak K, Schmidt FH, Margiotta E, Mackmull MT, Hagen WJH, Hummer G, Kosinski J, Beck M. AI-based structure prediction empowers integrative structural analysis of human nuclear pores. Science Vol 376, Issue 6598 (2022) https://doi.org/10.1126/science.abm9506
4. Cibulka J, Bisaccia F, Radisavljević K, Gudino Carrillo RM, Köhler A. Assembly principle of a membrane-anchored nuclear pore basket scaffold. Science advances Vol 8, Issue 6, (2022) https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6863
5. Bensidoun P, Zenklusen D, Oeffinger M. Choosing the right exit: How functional plasticity of the nuclear pore drives selective and efficient mRNA export. Wiley Interdiscip Rev RNA Vol 12, Issue 6 (2021) https://doi.org/10.1002/wrna.1660