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17 Okt 2023

Gießener Wissenschaftler*innen entdecken antibakterielle Proteine in Schlangengift

Das Gift der europäischen Schlange »Milosviper« enthält antibakterielle Bestandteile und könnte zukünftig gegen Krankheitserreger eingesetzt werden.

Weltweit werden jeden Tag fast 7.400 Menschen von giftigen Schlangen gebissen. Dies führt, vor allem in tropischen Regionen bis zu hunderttausend Todesopfer. Die Weltgesundheitsorganisation stufte Schlangenbisse daher kürzlich als vernachlässigte Tropenkrankheit ein.

Doch auch in Europa kommt es zu Giftschlangenbissen. Der Biss einer europäischen Giftschlange verursacht in der Regel einen deutlich geringeren Schaden als der einer tropischen, doch Langzeitschäden und auch Todesfälle sind nicht ausgeschlossen. Problematisch ist vor allem, dass die Giftcocktails europäischer Schlangen viel weniger erforscht sind, als die Giftcocktails der tropischen Verwandten.

Die Gießener Wissenschaftler*innen des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME und der Justus-Liebig-Universität Gießen befassen sich mit dieser Problematik. In Forschungsprojekten im Rahmen des LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik und Projektförderungen der Deutschen Forschungsgemeinschaft erforschen sie die vernachlässigten Gifte von Kreuzotter und Co. Hierbei ist es den Forschenden nun erstmals gelungen, die Giftzusammensetzung der berüchtigten Milosviper (Macrovipera schweizeri) zu entschlüsseln.

»Die Milosviper ist eine nahe Verwandte der Levanteviper, einer der gefährlichsten Giftschlangen Europas und des Nahen Ostens. Sie lebt nur auf wenigen Inseln der griechischen Kykladen, vor allem auf Milos«, so Dr. Tim Lüddecke, Leiter der Nachwuchsgruppe »Animal Venomics« am Fraunhofer IME und Forschungsleiter des Projektes. »Trotz ihrer nahen Verwandtschaft zu diesen gefährlichen Tieren und ihrer einzigartigen ökologischen Nische auf den Kykladen war uns das Gift der Milosviper völlig unbekannt«, führt Lüddecke aus. »Durch Anwendung modernster Massenspektrometrie, der sogenannten Proteomics, konnten wir erstmals die Komponenten im Gift der Milosviper identifizieren. Wir können zeigen, dass ihr Giftcocktail nahezu identisch mit den Giften der verschiedenen Unterarten der Levanteviper ist und müssen schlussfolgern, dass es eine vergleichbare Potenz besitzt«, sagt Lüddecke.

»Um unsere Hypothesen zu überprüfen, haben wir die Effekte des Milosvipergifts im Labor experimentell bestimmt. So haben wir seine schädigende Wirkung auf Gewebe anhand verschiedener Zelltypen und die Aktivität von Eiweiß abbauenden Enzymen gemessen und mit denen der Levanteviper verglichen. Tatsächlich ähneln sich die Effekte von Milosviper- und Levanteviper-Giften sehr stark«, erklärt Lennart Schulte, Doktorand der Arbeitsgruppe und Erstautor der Studie. »Milosvipern sind keine angriffslustigen Tiere und beißen Menschen lediglich, um sich zu verteidigen. Wir müssen aber davon ausgehen, dass sie in der Lage sind, medizinische Notfälle zu verursachen«, so Schulte weiter.

Obwohl die Studie bestätigt, dass Milosvipern nicht ungefährlich sind, lassen sich aus ihrem Gift möglicherweise in der Zukunft biomedizinische Anwendungen ableiten. »Wir haben mehrere Toxine identifiziert, die zu Proteinklassen mit bekannter Wirksamkeit gegen bakterielle Krankheitserreger gehören. Diese lassen sich eventuell einsetzen, um neue Leitmoleküle für die Wirkstoffentwicklung gegen Infektionskrankheiten zu entwickeln«, erklärt Lüddecke. »Wir haben erste Aktivitätsstudien mit dem Gift durchgeführt und zeigen, dass es in der Tat starke Wirksamkeit gegen einige medizinisch relevante Bakterien aufweist. Nun gilt es, diese Komponenten zu isolieren und weiterzuentwickeln«, führt Lüddecke aus. Erste Experimente, um die Gifte der Milosviper und naher Verwandter in ihre Bestandteile aufzutrennen, werden gerade vorbereitet.

Die nun veröffentlichte Arbeit unterstreicht, dass es auch jenseits der besonders gefährlichen tropischen Arten noch viel über Schlangengifte zu lernen gibt. »Es ist von enormer Bedeutung, dass wir ein besseres Verständnis zur Giftzusammensetzung, der Funktion und den Vergiftungserscheinungen auch von europäischen Giftschlangen entwickeln«, so Lüddecke. »Wir werden dieser Aufgabe nun mit besonderem Fokus nachgehen und dabei insbesondere unsere in Deutschland vorkommenden Arten ins Visier nehmen. Über deren Gifte wissen wir ebenfalls nur wenig«, ergänzt Schulte.

Publikation
Lennart Schulte, Maik Damm, Ignazio Avella, Lilien Uhrig, Pelin Erkoc, Susanne Schiffmann, Robert Fürst, Thomas Timm, Günter Lochnit, Andreas Vilcinskas, Tim Lüddecke: Venomics of the milos viper (Macrovipera schweizeri) unveils patterns of venom composition and exochemistry across blunt-nosed viper venoms.



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