Das Gift beutespezialisierter Spinnen anzapfen
Spinnengift stellt einen potenziell ungenutzten Vorrat an Millionen bioaktiver Verbindungen dar. Mögliche Endanwendungen könnten die Behandlung von Krankheiten und die Schädlingsbekämpfung sein. „Bei den Pestiziden besteht eine starke Nachfrage nach Produkten, die hochspezifisch gegen die Zielschädlinge wirken, aber für den Menschen oder andere Organismen relativ harmlos sind“, erklärt Stano Pekár(öffnet in neuem Fenster) von der Masaryk-Universität(öffnet in neuem Fenster) in Tschechien, der das Projekt SpecSpiderVenom koordiniert. „Da Spinnen viele gängige Schädlinge jagen, kann Spinnengift einige hochspezifische Verbindungen enthalten.“
Beutespezialisierte Spinnen im Mittelpunkt
Obwohl es weltweit schätzungsweise mehr als 50 000 Spinnenarten gibt, ist das Gift bislang nur bei einem kleinen Teil von ihnen untersucht worden. Das Team des EU-finanzierten Projekts SpecSpiderVenom, das Unterstützung im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) erhielt, konzentrierte sich auf beutespezialisierte Spinnen. „Sie sind relativ selten, kommen aber in verschiedenen Spinnenfamilien vor“, berichtet Pekár. „Diese Spinnen fangen nur bestimmte Beutetiere und verfügen über spezifische Anpassungen, die es ihnen gestatten, ihre Beute wirkungsvoll zu bezwingen. Frühere Daten haben gezeigt, dass sie in der Lage sind, ihre Beute schnell zu lähmen, aber ihr Gift wurde noch nicht im Detail untersucht.“ Ziel des Projekts war es, das Gift einiger ausgewählter beutespezialisierter Spinnenarten zu analysieren, um festzustellen, ob sie neben anderen beutespezifischen Anpassungen auch über einzigartige, beutespezifische Toxine verfügen. „Auf dem Weg zu diesen Zielen gab es zwei große Komplikationen“, fügt der Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat des Projekts Ondrej Michalek(öffnet in neuem Fenster), ebenfalls von der Masaryk-Universität, hinzu. „Erstens sind diese Spinnenarten winzig und die Menge des extrahierten Gifts, die zur Reinigung und weitere Tests, wie sie in der Schlangengiftforschung die Norm sind, zur Verfügung steht, ist sehr begrenzt. Zweitens ist nur sehr wenig über Spinnentoxine bekannt, und viele neuartige Verbindungen müssen erst noch identifiziert und beschrieben werden.“
Analyse und Definition der Giftzusammensetzung
Das Projektteam nutzte Verfahren der Proteomik(öffnet in neuem Fenster) und Transkriptomik, um die Giftzusammensetzung zu analysieren und zu definieren. Während mit Transkriptomik die in den Giftdrüsen aktiv exprimierten Gene ermittelt werden und vorhergesagt wird, welche Toxine erzeugt werden, dient die Proteomik direkt der Untersuchung der im Gift vorhandenen Proteine und es wird bestätigt, welche Toxine tatsächlich abgesondert werden. Weitere Verfahren wie Peptidsynthese und rekombinante Expression wurden zur Herstellung ausgewählter Toxine angewandt. „Es ist uns gelungen, die Giftproteome einiger Spinnenarten aus Familien aufzuklären, die noch nie auf ihr Gift untersucht wurden“, erklärt Michalek. „Auf diese Weise konnten wir einzigartige Gifttoxine entdecken, die wenig oder gar keine Ähnlichkeit mit bereits beschriebenen Giftbestandteilen aufwiesen.“ Die nächsten Schritte umfassen die Erprobung der Wirksamkeit, der Beutespezifität und der Wirkmechanismen der ermittelten Toxine. „Wir haben zwar einige erste Bioassays durchgeführt, aber sie haben uns keine endgültigen Antworten auf die Wirkungsweise dieser Gifte geliefert“, merkt Michalek an. „Weitere Versuche und Laborexperimente sind notwendig und befinden sich bereits in Bearbeitung.“
Suche nach neuen bioaktiven Verbindungen
Das Projektteam von SpecSpiderVenom hat einige wichtige Fortschritte auf diesem wenig erforschten Gebiet erzielt und dazu beigetragen, das Potenzial für die Suche nach neuen bioaktiven Verbindungen mit industriellen Anwendungen hervorzuheben. „Spinnen erbringen bereits ein breites Spektrum an Ökosystemleistungen für den Menschen, und Spinnengift könnte eine weitere davon sein“, betont Pekár. „Insbesondere das Gift beutespezialisierter Spinnen könnte uns Substanzen liefern, die gegen bestimmte Schädlinge wie Termiten oder Ameisen wirken. Dies wäre für die Entwicklung umweltfreundlicher Insektizide äußerst hilfreich.“