Integrative Venomics: Untersuchungen zur Giftzusammensetzung, Funktion und Physiologie des Giftsystems von Trugnattern am Beispiel der Hakennasennatter (Heterodon nasicus)

• Antragsteller: Dr. Maik Damm
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540833593

Schlangenbisse sind mit über 5 mio. Fällen pro Jahr von weltweiter medizinischer Signifikanz. Und die meisten klinisch relevanten Schlangenbissvergiftungen stammen von Vipern (Viperidae) und Giftnattern (Elapidae), die auf Grund ihrer Bezahnung als front-fanged snakes (FFS) zusammengefasst werden. Die Entschlüsselung von Schlangengiften, welche aus Proteinen und Peptiden bestehen, spielt eine tragende Rolle in der Entwicklung von Gegengiften, Medikamenten, und dem Verständnis von Giften im Allgemeinen. Heutige Erkenntnisse stützen sich allerdings zum Großteil nur auf jene medizinisch relevanten Arten. Diese anthropozentrische Herangehensweise basiert auf einer kleinen taxonomischen Schnittmenge, da rezente Arbeiten zeigten, dass wesentlich mehr Schlangen giftig sind, als bisher angenommen. Diese non-front-fanged colubroids (NFFC) übertreffen mit >2500 Arten die 750 FFS Arten bei Weitem. Die wenigsten NFFC Gifte sind je untersucht worden und zeigten erhebliche Unterschiede zu den gut studierten FFS Giften. Und dennoch ist ihr Potential kaum erforscht oder genutzt. Das Ziel dieses Projektes ist es ein grundlegendes Verständnis über die Giftzusammensetzung, Funktion und Physiologie des Giftsystems von NFFC zu gewinnen. Diese Punkte will ich am Beispiel der Hakennasennatter (Heterodon nasicus) untersuchen, die mit ihren posterioren Fangzähnen zu den Trugnattern gehört. Obwohl sie als Haustiere gehalten werden, was Vorteile für die Giftbeschaffung sowie den Naturschutz und die Nagoya-Protokolle bietet, zeigen Fallberichte seit Jahrzehnten markante Vergiftungserscheinungen. Die Symptome reichen von lokalen Schmerzen und massiven Blasenbildungen bis hinzu Thrombozytopenie. Das Gift wurde aber niemals im Detail oder mit modernen Analysemethoden untersucht. Der Arbeitsablauf ist dreigeteilt und betrachtet die Hauptaspekte der proteomischen Zusammensetzung, Toxinproduktion im Gewebe und der physiologischen Effekte des Giftes. Im ersten Teil werden die einzelnen Toxine und Bestandteile mittels state-of-the-art Snake Venomics Protokolle identifiziert. Unter der Verwendung hochauflösender Massenspektromerie wird das Giftprofil holistisch (Bottom-up, Top-down, Peptidomik) bestimmt. Im zweiten Teil wird die Verteilung der Toxine innerhalb einer Trugnattergiftdrüse erstmals durch bildgebende Massenspektromerie (MALDI Imaging, Spatial Venomics) determiniert und in einen direkten histologischen Kontext gebracht. Final werden die Funktion des Giftes, mit Hilfe von Bioassays untersucht, um die Exochemie eines Trugnatterngiftes zu charakterisieren. Sie beinhalten Tests zur Blutgerinnung, Zytotoxizität, Enzymaktivität und potentieller antimikrobieller Aktivitäten. Dies wird zum grundlegenden Verständnis der Biologie der Hakennasennatter beitragen und als Modell für ein besseres Verständnis der Giftplastizität bei NFFC Schlangen weltweit dienen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle