TY  - THES
T1  - Isolierung und funktionelle Charakterisierung von Einzelkomponenten des Gifts der südamerikanischen Klapperschlange Crotalus durissus terrificus
A1  - Kaltenbach,Stefan
Y1  - 2018/02/12
N2  - Für das Verständnis der pharmakologischen Aktivität von Proteinen und Peptiden ist es wichtig, den Zusammenhang zwischen Molekülstruktur und Wirkungsweise zu untersuchen. Schlangengifte setzen sich aus einer Vielzahl von Komponenten zusammen, die in unterschiedlichster Weise den Organismus der Beutetiere beeinflussen und schädigen. Sie stellen daher eine reiche Quelle für Substanzen mit biologischer Wirksamkeit dar. Die Isolierung der einzelnen Komponenten bietet somit eine effektive Möglichkeit, pharmakologisch aktive Proteine und Peptide zu gewinnen. 
Der Fokus der vorliegenden Arbeit lag auf der Isolierung und Charakterisierung von Einzelkomponenten aus dem Gift der südamerikanischen Klapperschlange Crotalus durissus terrificus. Es konnten zwei der Hauptbestandteile, Crotamin, sowie eine Mischung an Crotoxin B Isoformen, mittels RP-HPLC isoliert und durch massenspektrometrische Untersuchungen identifiziert werden. Im Weiteren lag der Schwerpunkt auf der Charakterisierung der Interaktion von Crotamin mit künstlichen Membranen.
Crotamin ist ein amphiphatisches, hoch basisches Polypeptid mit einer Größe von 4,9 kDa und stark positiver Oberflächenladung. Zunächst als Neurotoxin beschrieben, sind für Crotamin mittlerweile eine Vielzahl weiterer Wirkungen berichtet worden. Zu diesen gehören myotoxische, analgetische, antimikrobielle und antitumorale Effekte. Die Wirkungsweise beruht teilweise auf einer direkten Interaktion mit den Lipiden der Membran. Crotamin werden dabei sowohl membranbeeinflussende Eigenschaften, als auch die Fähigkeit zur Translokation in die Zelle zugeschrieben. 
Die vorliegende Arbeit zeigt deutlich den Einfluss der Lipidkomposition von Membranen auf die membranbeeinflussenden Eigenschaften von Crotamin. In Monolayern aus Asolektin führte die Anwesenheit von Cholesterin zu einem langsameren Einbau von Crotamin. Zudem verursachte sowohl die Anwesenheit bivalenter Kationen, als auch die Erhöhung des lateralen Drucks im Monolayer, einen beschleunigten Einbau von Crotamin.
Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass Crotamin die Fluidität von Vesikelmembranen verändert. Bei reinen Asolektinvesikeln führte Crotamin zu festeren, bei DOPC-Vesikeln zu fluideren Membranen. Bei Vesikeln, deren Membran zusätzlich Cholesterin enthielt, führte Crotamin unabhängig von der gewählten Grundsubstanz (Asolektin oder DOPC) zu fluideren Membranen. Das Ausmaß der Fluidisierung war jedoch abhängig von der jeweiligen Cholesterinkonzentration. Je mehr Cholesterin die Vesikelmembranen enthielten, desto geringer die Wirkung von Crotamin. Generell war hierbei der Einfluss der Cholesterinkonzentration bei asolektinhaltigen Vesikeln größer als bei DOPC-haltigen. 
Demnach wirkte Cholesterin den membranbeeinflussenden Eigenschaften von Crotamin entgegen. Vermutlich beruhte dies unter anderem auf der geringeren Fluidität von cholesterinhaltigen Membranen. Zudem könnte für die polaren Kopfgruppen der Lipide die Wahrscheinlichkeit zur Interaktion mit kationischen Molekülen wie Crotamin durch die Anwesenheit von Cholesterin verringert sein. Der stärkere Einfluss von Crotamin auf die Fluidität von asolektinhaltigen Membranen könnte auf den, in Asolektin enthaltenen, Lipiden mit negativer Ladung beruhen. Diese könnten, auf Grund einer negativeren Oberflächenladung der Membran, zu einer stärkeren Anziehung von Crotamin führen. Außerdem könnte Crotamin, durch die Interaktion mit negativ geladenen Lipiden, die Bildung von Domänen verursachen.
Die Untersuchungen dieser Arbeit lassen somit den Schluss zu, dass sowohl Cholesterin als auch Lipide mit negativer Ladung die Wirkungsweise von Crotamin auf Membranen verändern. Zudem wird sie durch die Anwesenheit bivalenter Kationen in der umgebenden Lösung und dem lateralen Membrandruck beeinflusst. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Crotamin die Kalziumhomöostase von neuronalen Zellen beeinflusst. Hierbei verursachte Crotamin einen konzentrationsabhängigen Anstieg der intrazellulären freien Kalziumkonzentration.

KW  - Gift
KW  - Cascaval
KW  - Crotamin
CY  - Hohenheim
PB  - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
AD  - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart
UR  - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2018/1440
ER  -