O echipă internațională de cercetători a investigat biosinteza psilocibinei, principalul ingredient întâlnit în ciupercile halucinogene, obținând noi informații despre structura și mecanismul de reacție ale enzimei PsiM. Această enzimă joacă un rol-cheie în producția de psilocibină. Rezultatele studiului au fost publicate în revista Nature Communications.
Substanța psihoactivă denumită psilocibină este cel mai important produs natural al așa-numitelor „ciuperci magice” din genul Psilocybe, ceea ce face ca aceste ciuperci să fie droguri populare. În plus, ea este din ce în ce mai mult folosită în medicină la tratarea unor boli mentale. Substanța a arătat rezultate promițătoare în tratarea depresiei, dependenței și anxietății. Drept urmare, psilocibina se află în stadii avansate de evaluare ca ingredient farmaceutic activ.
Psilocibina este sintetizată de ciuperci în urma unor procese biochimice complexe care pornesc de la aminoacidul L-triptofan. Enzima PsiM, o metil-transferază, joacă un rol important în acest proces. Ea catalizează două reacții de metilare succesive, ultimele două etape din biosinteza psilocibinei.
Două enzime, aceeași origine
Cercetătorii de la Universitatea Medicală din Innsbruck (Austria) și Universitatea din Jena (Germania) au studiat enzima PsiM din punct de vedere biochimic și prin cristalografie cu raze X. Această metodă permite vizualizarea proteinelor la nivel atomic, deci unele stadii ale reacției au putut fi observate la rezoluție înaltă.
Examinarea structurii proteinei a dezvăluit similitudini uimitoare între enzima PsiM și enzimele responsabile de modificarea ARN-ului. Deși există unele diferențe, asemănarea structurală arată că enzima din ciupercă a evoluat dintr-o metil-transferază implicată în metilarea ARN-ului. Inițial, enzima avea capacitatea de a atașa o singură grupare metil la molecula-țintă. Norbaeocistina, precursorul psilocibinei, care este convertită de PsiM, imită din punct de vedere structural părți din ARN, dar este metilată de două ori.
Cercetătorii au mai putut identifica un schimb esențial al unui aminoacid care a oferit PsiM capacitatea de a desfășura dubla metilare în timpul evoluției. Acest proces implică ultimul pas din întregul lanț de reacții, important pentru sinteza biotehnologică a ingredientului activ: conversia intermediarului mono-metilat în psilocibina dublu-metilată.
Un rezultat final în biosinteza psilocibinei
Autorii studiului și-au pus problema dacă enzima PsiM poate converti mai departe psilocibina în aeruginascină prin atașarea unei a treia grupări metil. Aeruginascina este un analog al psilocibinei care apare în mod natural la unele ciuperci. Până acum nu era clar dacă acest compus este un produs metabolic al biosintezei psilocibinei sau care este implicarea enzimei PsiM.
Studiul oferă acum un răspuns clar: PsiM nu poate converti psilocibina în aeruginascină. Deci enzima pate fi exclusă din calea biosintetică a acestui analog. Totuși, PsiM poate fi relevantă pentru producția psilocibinei la alte microorganisme.
Sursa: Phys.org