zum Directory-modus

Tutorial MenueBiotoxineLerneinheit 6 von 7

Tiergifte

Skorpiongift

Skorpiongifte sind komplexe Mischungen aus ähnlich wirkenden, basischen Polypeptiden mit einer molekularen Masse von ca. 7.000 Da. Wichtig sind vor allem Polypeptide, die den spannungsabhängigen Na+-Kanal offen halten. Dadurch kommt es zu einer Depolarisation der Membranen von Nerven und Muskeln und zur Ausschüttung von Transmittern.

Androctonus-Arten

Androctonus australis hector, der gelbe Skorpion, produziert eines der giftigsten Skorpion-Toxine, das so genannte AaH-Toxin II, das zusammen mit dem AaH-Toxin I die toxische Komponente des Australis-Toxins darstellt. Die Toxine sind Alpha-Toxine und wirken bei Insekten oder bei Säugern.

Ein wichtiges Strukturmotiv dieser Proteine ist eine Ansammlung aromatischer Aminosäuren (Cluster), die von langen, hydrophoben Seitenketten und Schleifenbereichen umgeben ist. Die aromatischen Aminosäurereste gehören zu einer in der Evolution stark konservierten hydrophoben Proteinoberfläche, die mit dem Natrium-Kanal von Säugern oder Insekten in Wechselwirkung tritt. Die Giftwirkung wird vor allem vom C- und N-terminalen Ende des Toxins ausgelöst (Aminosäurereste 1-8, 4-12, 27-35, 39-45, 52-58 und 55-61), die ebenfalls ein Teil der hydrophoben Moleküloberfläche sind. Ein Stich dieser Skorpione hat Hyperthermie, Myocarditis, Lungenödeme und schließlich den Tod zur Folge.

In dem Gift von Androctonus australis hector wurden außerdem vier Proteine (AaHIT1, AaHIT2, AaHIT3 und AaHIT4) identifiziert, von denen drei (AaHITI, AaHIT2, AaHIT3) toxisch für Insekten sind und möglicherweise als Insektizid genutzt werden können. AaHIT4 ist ein Aminosäuretoxin mit 65 Aminosäuren, das wie die anderen Proteine an den Natrium-Kanal von Insekten bindet.

Das Gift von A. m. mauretanicus wirkt ähnlich wie das des Gelben Skorpions, ist aber schwächer. Es enthält ein Kaliotoxin, das in spannungsunabhängiger Weise die Ca2+-aktivierten Kalium-Kanäle blockiert. Maßgeblich für die Bindung an den K+-Kanal ist der Aminosäurerest 27, ein konserviertes Lysin. Außerdem wurden neurotoxische Proteine, PO1 und PO5 nachgewiesen. PO5 (Länge 31 Aminosäuren) ist hochtoxisch; seine Giftwirkung entsteht durch Bindung an Calcium-aktivierte Kalium-Kanäle und ist mit der des Apamin (Bestandteil des Bienengifts) vergleichbar.

Buthus-Arten

Einige Buthus-Arten sind überaus toxisch. Aus Buthus martensi Karsch wurde das insektenspezifische Gift BmKIT isoliert, das wie AaHIT möglicherweise als Bioinsektizid eingesetzt werden könnte. Das Protein ist stark basisch und daher positiv geladen, wobei die positiven Ladungen für die Giftwirkung essenziell sind. Das Gift scheint zur Ausschüttung von Noradrenalin zu führen.

Der Stich von Buthus tamulus (indischer roter Skorpion) ist tödlich. Das wichtigste Toxin des Giftes ist Iberiotoxin, ein neurotoxisches Peptid mit 37 Aminosäuren. Der genaue Wirkmechanismus des Giftes ist unbekannt; durch die Ausschüttung großer Mengen an Neurotransmittern im peripheren Nervensystem kommt es zu schweren Herzrhythmusstörungen und Lungenversagen. Iberiotoxin enthält drei Disulfid-Brücken, die drei Schleifen bilden, welche Kalium-abhängige Calcium-Kanäle blockieren. Dies führt zu einer konzentrationsabhängigen Kontraktion der Muskeln.

Buthus occitanus tunetanus enthält ein Toxin, das speziell für die Herstellung von Gegengift verwendet wird. Bot XIV ist ein Insekten-Toxin, das bei Säugern keine Giftwirkung hat, in Mäusen jedoch stark antigen wirkt und daher zur Antikörper-Produktion eingesetzt wird. Diese Antikörper sind auch bei der Neutralisierung anderer Skorpion-Toxine hoch effektiv.

Tab.1
Beispiele für Skorpiongifte
GattungArtToxinToxinartWirkungsweise
Centruroides C. infamatus Betatoxin mit 66 AminosäurenNeurotoxinBindung an Na+-Kanäle; bewirkt Verringerung der Na+-Permeabilität.
C. margaritatus Margatoxin(39 Aminosäuren)Neurotoxin Blockiert einen spezifischen K+-Kanalsubtyp, der an der Aktivierung von Lymphocyten beteiligt ist; Giftwirkung induziert Blockade der Aktivierung und Produktion von IL-2. Möglicher Einsatz als Immunsuppressivum bei Organtransplantationen.
C. sculpturatus CsE-M1, CsE-VCsE-M1 ist Betatoxin mit 65 Aminosäuren, CsE-V ist Alphatoxin Blockieren Natrium-Kanäle.
Heterometrus H. bengalensis HbNeurotoxinIrreversible Nervenblockade.
H. Longimanus nb Neurotoxin Wirkt direkt auf Alpha-Adreno-Rezeptoren und mimt die Wirkung von Noradrenalin.
H. fulvipes nbHämotoxinHemmt Aktivität von Acetylcholin und AchE.
Leirus L. quinquestriatus Agitoxin I und INeurotoxinBindet an Shaker-K+-Kanal; bildet neue Klasse von Skorpion-K+-Kanalblockern; wichtig für die Bindung sind die an der Oberfläche exponierten Aminosäuren Arg24, Lys27 und Arg31.
Charybdotoxin(37 Aminosäuren)NeurotoxinBlock von Ca2+-aktivierten K-Kanälen und Block von spannungsabhängigen K+-Kanälen. Wird häufig als Gerüstprotein im Protein Engineering verwendet.
CholorotoxinNeurotoxin für Insekten
Scyllatoxin (Leiurotoxin I)Neurotoxin Struktur und Bioaktivität ähnlich wie PO5 von A. mauretanicus mauretanicus. Toxin-Rezeptor-Interaktion ist wahrscheinlich unterschiedlich.
Pandinus P. imperator Imperatoxin A, PITxa, PilNeurotoxineHohe Affinität für spannungsabhängige K+-Kanäle; werden daher in der Wissenschaft zu deren Charakterisierung eingesetzt.
Seite 5 von 13