_ Nou studiu aruncă lumină asupra structurii și evoluției unei enzime în ciupercile psihoactive

O echipă internațională de cercetare a investigat biosinteza psilocibinei, ingredientul principal al ciupercilor halucinogene. Ei au dobândit noi perspective asupra structurii și mecanismului de reacție al enzimei PsiM. Joacă un rol cheie în producerea de psilocibină. Rezultatele studiului au fost publicate în revista Nature Communications.

Substanța psihoactivă psilocibina este cel mai important produs natural al așa-numitelor „ciuperci magice” din genul Psilocybe, ceea ce face din aceste ciuperci un medicament popular. . Cu toate acestea, psilocibina a devenit tot mai interesantă în medicină în ultimii ani pentru o serie de boli mintale. A arătat rezultate promițătoare în tratamentul depresiei, dependenței și anxietății. Prin urmare, psilocibina este deja într-un stadiu avansat de testare clinică ca ingredient farmaceutic activ.

Psilocibina este formată de ciuperci în procese biochimice complexe din aminoacidul L-triptofan. Enzima PsiM, o metiltransferază, joacă un rol important în acest proces. El catalizează două reacții de metilare succesive, ultimele două etape în producerea psilocibinei.

„Există multe reacții de transfer de metil în natură”, spune Dirk Hoffmeister. Este profesor de microbiologie farmaceutică la Universitatea Friedrich Schiller din Jena și conduce un grup de cercetare asociat la Institutul Leibniz pentru Cercetarea Produselor Naturale și Biologia Infecțiilor - Institutul Hans Knöll (Leibniz-HKI). „Aici, ne-am întrebat cum se realizează exact producția de psilocibină.”

În acest scop, o echipă de la Universitatea de Medicină din Innsbruck condusă de cristalograful Bernhard Rupp și cercetătorii din Jena au investigat enzima PsiM atât biochimic, cât și folosind Analiza structurii cristaline cu raze X. Această metodă permite vizualizarea proteinelor până la nivel atomic, prin care mai multe etape ale reacției pot fi descrise la rezoluție ultra-înaltă.

Examinarea structurii proteinei a evidențiat asemănări uimitoare în structură între enzima fungică PsiM. și enzime care sunt în mod normal responsabile pentru modificarea ARN. Deși există și diferențe, marea similitudine structurală indică faptul că enzima fungică a evoluat dintr-o singură metiltransferază ARN metiltransferază.

În consecință, anterior avea doar capacitatea de a atașa o singură grupare metil la molecula țintă. „Precursorul psilocibinei norbaeocystin, care este convertit de PsiM, imită structural o parte din ARN, dar este metilat de două ori”, spune Hoffmeister.

În investigații ulterioare, cercetătorii au reușit să identifice și un aminoacid crucial. schimb care a dat PsiM capacitatea de a efectua dubla metilare în timpul evoluției. Acest proces implică etapa finală a întregului lanț de reacție pentru potențiala producție biotehnologică a ingredientului activ: conversia baeocistinei intermediare unice-metilate în psilocibină dublu-metilată.

Cercetătorii s-au întrebat apoi dacă PsiM ar putea de asemenea, transformă psilocibina în aeruginascină prin atașarea unei a treia grupări metil. Aeruginascina este un analog al psilocibinei, care apare în mod natural în unele tipuri de ciuperci.

„Singura întrebare este, de unde provine?” întreabă Hoffmeister. Până acum, au existat dezacorduri în comunitatea științifică cu privire la faptul dacă compusul este un produs metabolic al căii de biosinteză a psilocibinei și ar putea apărea din psilocibină prin PsiM.

Studiul oferă acum un rezultat clar: „Acest lucru în mod clar nu este cazul”, spune Hoffmeister. „PsiM nu este capabil să transforme psilocibina în aeruginascină”. Prin urmare, PsiM poate fi exclus pentru producerea biosintetică a acestui analog. Cu toate acestea, enzima ar putea fi relevantă pentru producerea de psilocibină în microorganisme în viitor.

„În general, rezultatele noastre pot ajuta la dezvoltarea de noi variante de psilocibină cu proprietăți terapeutice îmbunătățite și pentru a le produce biotehnologic”, spune Hoffmeister.

(Fluierul)