Proteinbeweglichkeit macht Schlangengifte gefährlich

Bisse von Vipern können unbehandelt zum Absterben von Gliedmaßen des Opfers und sogar zu dessen Tod führen. Innsbrucker Chemiker konnten nun erstmals nachweisen, dass die gefürchtete hämorrhagische Wirkung des Schlangengiftes von der Beweglichkeit eines Enzyms im Giftcocktail abhängt. Darüber berichten die Wissenschafter im Journal of the American Chemical Society.
Innsbrucker Chemiker erzielten wichtige Erkenntnisse für die Behandlung von Vipernbissen - im Bild eine Hornviper. (Foto: Harfus/wikipedia.de)
Bild: Innsbrucker Chemiker erzielten wichtige Erkenntnisse für die Behandlung von Vipernbissen - im Bild eine Hornviper. (Foto: Harfus/wikipedia.de)

Einige Viperngifte führen aufgrund ihrer Blutgefäß-zersetzenden Wirkung zum Absterben des umgebenden Gewebes, wobei sich diese Wirkung oft auf das gesamte vom Biss betroffene Körperteil ausbreitet. Obwohl die Aminosäuresequenz und sogar die Struktur der Giftproteine in Viperngiften bekannt sind, gab es bis heute jedoch keine Erklärung, warum manche dieser Enzyme zu ausgedehnten Gewebeschäden führen, während andere nur einen örtlich beschränkten Schaden bewirken. Für Schlangengiftexperten war dies umso erstaunlicher, da die Sequenz und Struktur der aktiven und inaktiven Giftproteine nahezu identisch sind. Die Forschungsgruppe von ao.Univ.-Prof. DDr. Klaus R. Liedl vom Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie, die auch im Center of Molecular Biosciences (CMBI) integriert ist, konnte nun erstmals eine Erklärung für dieses Phänomen finden und nachweisen.

Bahnbrechender Nachweis

„Mag. Hannes Wallnöfer aus unserer Arbeitsgruppe konnte mittels Computersimulation erstmals zeigen, dass der Unterschied zwischen den einzelnen Giftproteinen nicht durch ein statisches Bild der Enzyme erklärt werden kann“, erläutert Klaus Liedl. Demnach ist die unterschiedliche Wirkung nicht auf Unterschiede in der Struktur sondern auf Unterschiede in der Beweglichkeit zurückzuführen. „Es konnte nachgewiesen werden, dass die Beweglichkeit der Giftproteine dafür verantwortlich ist, dass die zerstörerische Wirkung der Giftproteine weiträumig im Körper auftritt und es so zu den ausgedehnten Gewebeschäden kommt. Ist dieser bestimmte Bereich der Giftproteine nicht beweglich, so kommt es nicht zu der gefürchteten zersetzenden Wirkung“, verdeutlicht der Chemiker Liedl. Die neuen Erkenntnisse sollen nun dazu dienen, Hemmstoffe zu entwickeln, um die Giftproteine an ihrer zerstörerischen Wirkung zu hindern. Dadurch könnte Opfern von Schlangenbissen in Zukunft viel effektiver geholfen werden.

Internationale Kooperation

Dieses für die Behandlung von Schlangenbissen bahnbrechende Ergebnis war nur aufgrund einer sehr engen internationalen Zusammenarbeit von Arbeitsgruppen in Costa Rica, Freiburg und Innsbruck möglich. „In Costa Rica wurden die Vipern "gemolken" und die Aktivität des Giftes bestimmt. In Freiburg wurden die Proteine gereinigt, kristallisiert und deren Struktur bestimmt, bevor wir in Innsbruck aufbauend auf diesen Ergebnissen Computersimulationen durchgeführt haben, um die Beweglichkeit der Proteine zu bestimmen“, beschreibt Liedl den Forschungsprozess.

Bewegtes Forschungsgebiet

Die Arbeitsgruppe von Klaus Liedl arbeitet schon länger am Zusammenhang zwischen der Beweglichkeit und den Bindungseigenschaften von Proteinen. Ein ähnliches Phänomen wird bei Allergie auslösenden Protein-Protein Wechselwirkungen vermutet. Deren Spezifität und Beweglichkeit soll nun in einem Nationalen Forschungsnetzwerk des FWF von der Arbeitsgruppe von Klaus Liedl gemeinsam mit Arbeitsgruppen der Universität Salzburg und der Medizinischen Universität Wien weiter untersucht werden.

 

Darüber hinaus verfügt die Arbeitsgruppe in diesem Bereich über Forschungskooperationen mit der Universität Marburg und dem Pharmaunternehmen Sanofi-Aventis. Kürzlich konnte auch noch eine Forschungsgruppe der Universität Stanford von Klaus Liedl anlässlich eines USA-Aufenthalts für die Fragestellungen der Innsbrucker Forscher begeistert werden.

(sr/ip)