Pfeilgiftfrosch beschäftigt Chemiker

Schrecklicher Pfeilgiftfrosch
Bild: Wilfried Berns [CC BY-SA 2.0 de] / Wikimedia Commons

Forscher von der Universität Stanford haben einen neuen Weg gefunden, das Gift des Pfeilgiftfrosches künstlich herzustellen. Das schont nicht nur die bedrohten Froscharten, sondern ermöglicht es auch, das giftige Molekül chemisch zu verändern. Dadurch könnte die Giftigkeit wie mit einem Dimm-Schalter gesteuert werden. Das ist eine Voraussetzung für die Entwicklung neuer Medikamente.

(–)-Batrachotoxin, das Gift des Pfeilgiftfrosches. Bild: Logan et al., Science 2016 (354:6314) 865
(–)-Batrachotoxin, das Gift des Pfeilgiftfrosches. Bild: Logan et al., Science 2016 (354:6314) 865

Das Froschgift wirkt als sogenannter „Agonist“ auf die Natriumkanäle im Nervensystem. Das bedeutet, dass es die Kanäle künstlich offen hält und die Nerven keine neuen Signale mehr absenden können. In der Folge tritt ein Kreislaufstillstand ein. Das Gift ist so effektiv, dass es den Pfeilgiftfröschen ihren Namen gab: Die einheimischen Völker Südamerikas vergiften mit dem Hautsekret der Frösche die Spitzen ihrer Blasrohrpfeile.

In 24 Schritten zu Bild und Spiegelbild

Das Gift mit dem Namen (–)-Batrachotoxin basiert auf der Struktur von Steroiden. Diesen Umstand nutzten die Wissenschaftler um Prof. Justin Du Bois aus. Der Grundkörper von Steroiden besteht aus fünf Ringen, die in einem bestimmten Muster miteinander verbunden sind. Im Fachmagazin Science berichten die Chemiker, wie sie das Ringmuster schrittweise aufbauten und dafür sorgten, dass auch alle zusätzlich benötigten Atome in die richtige Richtung zeigen und korrekt mit einander verknüpft sind.

Das Ganze geschah in „nur“ 24 einzelnen, aufeinander folgenden Reaktionsschritten. Die Gesamtausbeute betrug 0,25 %. Die bisherigen Strategien, das Gift herzustellen, benötigten dagegen über 40 Einzelschritte. Das Team um Du Bois fand aber nicht nur einen effizienteren Weg der Herstellung, sondern konnte auch das Spiegelbild ihres künstlichen Giftes erzeugen.

Links das Original, rechts das Spiegelbild: Die Forscher stellten beide Substanzen her. Bild: Logan et al., Science 2016 (354:6314) 865
Links das Original, rechts das Spiegelbild: Die Forscher stellten beide Substanzen einzeln her. Bild: Logan et al., Science 2016 (354:6314) 865

Als die Forscher die beiden Gifte untersuchten, stellen sie zu ihrer Überraschung fest, dass das in der freien Wildbahn nicht auftretende Froschgift den gegenteiligen Effekt hat: Anders als (–)-Batrachotoxin hält es die Natriumkanäle nicht offen, sondern blockiert sie stattdessen. Darüber hinaus fanden die Chemiker während ihrer vielen Synthesen einige unerwartete Substanzen, aus denen gezielt neuartige Varianten des Gifts hergestellt werden können.

Das Gift und seine Varianten sind wertvolle Bausteine für die pharmakologische Forschung. Mit ihrer Hilfe können Natriumkanäle in Zukunft besser untersucht werden. Zusätzlich könnten gezielt veränderte Varianten des Froschgiftes als neue Medikamente gegen Herzrhythmusstörungen, Epilepsie und zur Behandlung von Schmerzen dienen.

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