Hier ist, wie Pfeilgiftfrösche sicher Toxine in ihrer Haut aufbewahren.

Toxine, die in der Haut von Pfeilgiftfröschen gefunden wurden, können dort möglicherweise mit Hilfe von molekularen Taxis mitgenommen werden.

Als Gruppe beherbergen Pfeilgiftfrösche (Dendrobatidae) eine Vielzahl von mehr als 500 giftigen Verbindungen, sogenannten Alkaloiden, die die Amphibien durch eine kontinuierliche Insektennahrung erhalten (SN: 9/3/03). Aber wie diese Toxine, die dazu dienen, Raubtiere abzuwehren, es vom Darm eines Frosches auf seine Haut schaffen, war ein Rätsel.

Jetzt haben Wissenschaftler ein Protein identifiziert, das zumindest einigen Giften eine Mitfahrgelegenheit bieten kann. Das Protein, genannt Alkaloid-bindendes Globulin oder ABG, kann möglicherweise Alkaloide aus dem Blut oder Darm eines Frosches aufnehmen und die Toxine zur Haut transportieren, um sie als chemische Abwehr einzusetzen, berichten Forscher am 19. Dezember in eLife. Das neu identifizierte Protein weist Ähnlichkeiten mit anderen Proteinen auf, die Hormone bei Säugetieren transportieren. Eine solche Ähnlichkeit könnte Wissenschaftlern helfen, vergleichbare Proteine zu entwickeln, die beispielsweise Toxine aufnehmen könnten, um menschliche Überdosierungen zu behandeln.

Es ist das erste Mal, dass Forscher ein Protein identifiziert haben, das Gifte in den Körpern von Pfeilgiftfröschen transportiert, sagt Roberto Márquez, ein evolutionsgenetischer und herpetologischer Wissenschaftler an der University of Michigan in Ann Arbor, der nicht an der Arbeit beteiligt war.

Forscher haben schon lange vermutet, dass es einen großen stoffwechselbedingten Bestandteil gibt, wie "Giftpfeile-Frösche einfach nur aus Bällen mit Toxinen bestehen", sagt Márquez. Proteine, die an Alkaloiden binden können, waren hauptsächlich verdächtig, sagt er, weil dies ermöglichen würde, Toxine aus der Ernährung aufzunehmen, "sie zur Haut zu transportieren und dabei nicht zu sterben."

Die Biologin Aurora Alvarez-Buylla von der Stanford University und ihre Kollegen schafften es, ein solches Alkaloid-bindendes Protein zu finden, indem sie mit molekulären Ködern gefischt haben. In Laborschalen mischte das Team einen chemischen Köder, ähnlich einem gut untersuchten Giftfrosch-Alkaloid namens Pumiliotoxin, mit dem flüssigen Teil des Blutes von Diablito-Pfeilgiftfröschen (Oophaga sylvatica). ABG erwies sich als das häufigste Protein des Frosches, das an den Köder band. Die Forscher identifizierten auch ähnliche Proteine von zwei anderen Arten.

In Teströhrchen zeigte das neu entdeckte Protein eine Affinität für Pumiliotoxin, es nahm einen Großteil des verfügbaren Alkaloids auf. Genetische Analysen von in Ecuador gesammelten wilden Diablito-Fröschen deuten darauf hin, dass ABG in den Lebern der Frösche produziert wird. Zusätzliche Experimente mit fluoreszierenden Markierungen zur Lokalisierung des Proteins im Gewebe deuten darauf hin, dass ABG dann den Weg von der Leber zu den Därmen und zur Haut findet.

Aber ABG ist ein "biochemisch promiskuitives" Protein, sagt Alvarez-Buylla. Im Labor band es auch andere Giftfrosch-Gifte wie Epibatidin und Decahydrochinolin. Das ist überraschend, sagt sie, da einige Proteine dazu neigen, spezifisch für bestimmte Arten von kleinen Molekülen zu sein. Und es gibt noch Hunderte weitere Toxine, die das Team nicht getestet hat, also "gibt es definitiv noch einiges zu erforschen."

Márquez stimmt zu. Es ist definitiv eine offene Frage, wie viele Toxine ABG aufnehmen kann, sagt er, und ob es in der gesamten Verwandtschaft der Pfeilgiftfrösche verbreitet ist.

Auch unbekannt ist, wie das Protein seine Aufgabe erfüllt. Vielleicht hat ABG einen präzisen Mechanismus, wann es giftige Verbindungen aufnimmt und freisetzt, sagt Márquez, "oder vielleicht widerstehen die Frösche ihnen sowieso und das ist einfach wie der kleine Wagen, der Sachen herumtransportiert." Nachdem ein Fall "sehr schön herausgefunden wurde", ist er gespannt darauf zu verstehen, wie Pfeilgiftfrösche all ihre zahlreichen Toxine handhaben.