Funktionsvenomik der Kreuzotter (Vipera berus) in Deutschland: Untersuchungen zur Zusammensetzung, Funktion und ökologischen Plastizität von Tiergiften in einer einheimischen Modellart

• Antragsteller: Dr. Tim Lueddecke, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505696476

Gifte sind evolutionäre Schlüsselinnovationen die in einer Vielzahl von Tiergruppen dem Beutefang, der Verteidigung und der Konkurrenzvermeidung dienen. Sie sind chemisch hochkomplexe Mischungen aus verschiedenen Proteinen und Peptiden die als Toxine in andere Organismen gelangen und dort mit lebensnotwendigen physiologischen Prozessen interferieren und somit großen Schaden anrichten können. Traditionell wurden Tiergifte als eher statische Systeme begriffen und die Gifte einer jeweiligen Art wurden durch das Vorhandensein bestimmter Leitkomponenten definiert. Jüngere Forschungsdaten weisen jedoch darauf hin, dass Gifte im gesamten Tierreich eher als dynamische Systeme aufgefasst werden müssen und dass die chemische Zusammensetzung eines Giftes selbst intraspezifisch erheblich variieren kann. So scheinen sich Giftprofile zwischen Lebensabschnitten, Geschlechtern und Habitat Typen einer einzigen Art zu unterscheiden. Insbesondere bei Schlangen scheint diese neu entdeckte intraspezifische Variabilität häufig aufzutreten und es wurde postuliert, dass vor allem Veränderungen im Beutespektrum zu Anpassungen im Gift führen. Dieses Projekt zielt darauf ab, den Grad der chemischen intraspezifischen Variabilität in Tiergiften, den sich ergebenden Funktionalen Konsequenzen und deren Abhängigkeit von Änderungen im Beutespektrum zu verstehen. Die Kreuzotter (Vipera berus) wird hierfür als einheimische Modellart dienen. Die Studie fußt auf dem kombinatorischen Einsatz von quantitativen Proteomics Ansätzen in Kombination mit Bioassays sowie DNA-Barcoding und folgt entsprechend einem dreistufigen Schema. Im Ersten Schritt werden die Gifte einheimischer Kreuzottern aus verschiedenen Habitattypen, Geschlechtern und Lebensabschnitten via quantitativer Proteomics miteinander verglichen, wodurch quantitative und qualitative Unterschiede im Giftprofil aufgedeckt werden. Im zweiten Schritt werden die Gifte hinsichtlich ihrer Bioaktivität hin untersucht und miteinander verglichen, wodurch die auf Proteinlevel festgestellten Unterschiede in einen funktionalen Zusammenhang gesetzt werden können. Im letzten Schritt werden die Beutespektren der Schlangen mittels DNA-Barcoding aufgeklärt, wodurch der in der Literatur postulierte Zusammenhang zwischen trophischer Nische und dem Giftprofil überprüft wird. Die Ergebnisse dieser Studie werden uns in die Lage versetzen die komplexe Biologie von Tiergiften, insbesondere denen unserer einheimischen Charakterarten, besser zu verstehen. Das Projekt wird uns wesentliche Einsichten darüber gewähren inwieweit Räuber-Beute Beziehungen bei Tieren eine Rolle spielen um komplexe Phänotypen wie Gift zu beeinflussen, wie sie sich manifestieren und welche funktionalen Konsequenzen diese mit sich bringen. Letztlich eröffnet das Projekt uns wichtige Einsichten zur Variabilität von Schlangengiften, welche eine Rolle spielen könnten, um in Zukunft besser wirksame Gegengifte und Therapien für Schlangenbissopfer zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen