Analyse von Spinnengiften
Ein Biss der Braunen Einsiedlerspinne der Gattung Loxosceles führt bei Säugetieren zu verschiedenen klinischen Manifestationen, speziell Nekrose (Absterben von Gewebe), hämatologischen Erkrankungen und Nierenversagen. Das Gift von Loxosceles enthält neben einer toxischen Komponente das seltene Enzym Sphingomyelinase D (SMD). SMD katalysiert die Umwandlung von Sphingomyelin (SM) – Baustein einer Zellmembran - in Ceramid-1-Phosphat (Cer-1-P), das in mehrere Signalwege eingebunden ist. Im Gefäßepithel und in roten Blutzellen ist die Konzentration von SM hoch, die Konzentration des Produkts Cer-1-P hingegen sehr niedrig. Da die Art und Weise, wie das Gift wirkt, bis jetzt wenig erforscht ist, untersuchte das EU-finanzierte Projekt ENZYMEMBRANE (The study of membrane phenomena caused by sphingomyelinase D from spider venoms) die Wirkung von SMD auf die Zellmembran. Generiert wurden hierzu Modellmembranen mit SM und Cer-1-P, deren Struktur und Dynamik mithilfe künstlicher Lipid-Doppelschichten in Form von größeren einschichtigen Vesikeln (GUV, giant unilamellar vesicles) untersucht wurde. Mittels LSCFM (konfokaler Fluoreszenzmikroskopie) wurden biochemische und biophysikalische Parameter der enzymatischen Aktivität untersucht und die fluoreszenzmarkierten SM-Moleküle direkt dargestellt. Eine Analyse der Modell-GUV-Membranen mit den SM ergab Veränderungen der Membranmorphologie, die mit der SMD-Wirkung assoziiert werden. Membranen roter Blutzellen zeigten zusätzliche Fusionsereignisse. Insgesamt hat ENZYMEMBRANE neue Erkenntnisse zur Wirkung von Spinnengift auf die Zellmembran und zu genaueren toxischen Mechanismen erbracht. Der kombinatorische Ansatz könnte sich auch zur Analyse der Enzym-Membran-Wechselwirkung in anderen Zellsystemen eignen.
