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Martin Spiess forschte und lehrte von 1986 bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2021 als Professor für Biochemie am Biozentrum. Von Beginn an konzentrierte er sich in seiner Forschung darauf, wie Proteine innerhalb der Zelle transportiert werden und an ihren Bestimmungsort gelangen. Spiess lieferte unter anderem grundlegende Erkenntnisse zur Funktion des Translokons, einer Proteinschleuse, die einzelne Proteinabschnitte je nach Eigenschaft in die Membran einbaut oder hindurchfädelt. Ein weiterer Schwerpunkt seiner Arbeit lag auf dem Transport und der Sekretion von Peptidhormonen. Neben seiner Forschungs- und Lehrtätigkeit war Spiess für drei Amtszeiten Dekan der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät.