Universität zu Köln

Krämer, Jonas ORCID: 0000-0001-6562-0946 (2023). Novel Insights into Arachnid Venomics: Studies on Pseudoscorpion and Scorpion Venom. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

This dissertation addresses previously neglected aspects of venom research on Panscorpiones, which comprises pseudoscorpions and scorpions. Both have evolved unique venom delivery systems. Scorpions possess an elongated metasoma with a telson modified for venom production and injection, whereas pseudoscorpions produce venom in the chelal hands of the paired pedipalps and inject it via tiny teeth near the tip of the chelal fingers. Pseudoscorpions were nearly completely neglected by venom research, with only a few studies reporting the putative venom composition by solely transcriptomic approaches or testing the activity of crude venom. In contrast, research on scorpion venom is relatively advanced for the medically relevant buthid scorpions, but all non-buthid scorpion families are much less investigated. Moreover, an interesting and largely unexplored aspect of scorpion venom are intraspecific differences in venom composition. One cause of this variation might be mating-related as many scorpions are known to perform a sexual sting. However, sex-specific venom compounds and respective genes were only rarely identified. With my dissertation I could advance neglected aspects of arachnid venom research. For a pseudoscorpion, I identified the first genuine venom compounds with confirmed presence in the venom proteome. By testing the crude venom of this species on ion channels, we could reveal neurotoxic effects caused by pseudoscorpion venom. In the next step, for one of the identified pseudoscorpion venom compounds we demonstrated potent activities on organismic level including antimicrobial, insecticidal, and cytotoxic activities. Regarding our progress on scorpion venom research, we revealed male-specifically expressed venom compounds for a scorpion with pronounced sexual dimorphism. These are most likely utilized in a mating-related context, as females were observed to stop reluctant behavior towards male mating attempts after receiving a sexual sting.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Neue Einblicke in die Venomik von Arachniden: Studien über Pseudoskorpions- und Skorpionsgift German
Translated abstract:	Abstract Language Diese Dissertation befasst sich mit bisher vernachlässigten Aspekten der Giftforschung an Panskorpiones, welche Pseudoskorpione und Skorpione umfassen. Beide Gruppen haben einzigartige Giftübertragungssysteme entwickelt. Skorpione verwenden ihr verlängertes Metasoma mit einem für die Giftinjektion modifizierten Telson, wohingegen Pseudoskorpione zu diesem Zweck auf ihre mit Giftdrüsen und -zähnen ausgestatteten Scherenhände zurückgreifen. Pseudoskorpione wurden von der Giftforschung fast vollständig ignoriert. In einigen wenigen Studien wurden Aktivitätstest mit dem Giftgemisch durchgeführt oder die Giftzusammensetzung dieser Tiere untersucht, jedoch auf Basis rein transkriptomischer Ansätze. Die Erforschung von Skorpionsgift ist hingegen relativ weit fortgeschritten, insbesondere für die medizinisch relevanten Buthiden. Alle anderen Skorpionsfamilien sind in dieser Hinsicht jedoch weit weniger erforscht. Darüber hinaus sind intraspezifische Unterschiede der Giftzusammensetzung innerhalb der Skorpione nur wenig untersucht worden. Da für viele Skorpione ein ‚sexual sting‘ beschrieben wurde kann ein Zusammenhang von sex-spezifischen Giftkomponenten mit der Paarung angenommen werden. Die beteiligten Giftstoffe und deren Gene wurden allerdings nur selten identifiziert. Mit dieser Dissertation konnte ich wertvolle Erkenntnisse über die Zusammensetzung des Giftes von Arachniden gewinnen. Für eine Pseudoskorpionsart habe ich die ersten genuinen Giftstoffe identifiziert, welche mittels Proteom Daten im Gift nachgewiesen wurden. Für eine dieser Komponenten konnten wir antimikrobielle, insektizide und zytotoxische Aktivitäten auf organismischer Ebene demonstrieren. Bezüglich der Erforschung von Skorpionsgift konnten wir für eine Skorpionsart mit ausgeprägtem Sexualdimorphismus diejenigen Giftkomponenten identifizieren, welche spezifisch im männlichen Gift exprimiert werden und mit hoher Wahrscheinlichkeit im Kontext der Paarung eingesetzt werden. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Krämer, Jonas jonas.kraemer@smail.uni-koeln.de orcid.org/0000-0001-6562-0946 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-705581
Date:	2023
Place of Publication:	Köln
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Zoologisches Institut
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language venomics English novel animal toxins English activity assays English proteomics and transcriptomics English
Date of oral exam:	19 July 2023
Referee:	Name Academic Title Predel, Reinhard Prof. Dr. Imhof, Diana Prof. Dr. Reinhardt, Klaus Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/70558