Međunarodni istraživački tim istražio je biosintezu psilocibina, glavnog sastojka halucinogenih pečuraka. Dobili su nove uvide u strukturu i mehanizam reakcije enzima PsiM. On igra ključnu ulogu u proizvodnji psilocibina. Rezultati studije objavljeni su u časopisu Nature Communications.
Psihoaktivna supstanca psilocibin je najvažniji prirodni proizvod takozvanih „magičnih pečuraka“ iz roda Psilocibe, što ove pečurke čini popularnom drogom. Međutim, psilocibin je takođe postao sve interesantniji u medicini poslednjih godina za niz mentalnih bolesti. Pokazao je obećavajuće rezultate u lečenju depresije, zavisnosti i anksioznosti. Psilocibin je stoga već u naprednoj fazi kliničkog testiranja kao aktivni farmaceutski sastojak.
Psilocibin formiraju gljive u složenim biohemijskim procesima iz aminokiseline L-triptofana. Enzim PsiM, metiltransferaza, igra važnu ulogu u ovom procesu. On katalizuje dve uzastopne reakcije metilacije, poslednja dva koraka u proizvodnji psilocibina.
„U prirodi postoji mnogo reakcija prenosa metila“, kaže Dirk Hofmajster. On je profesor farmaceutske mikrobiologije na Univerzitetu Fridrih Šiler u Jeni i vodi pridruženu istraživačku grupu na Lajbnic institutu za istraživanje prirodnih proizvoda i biologiju infekcija — Institut Hans Knel (Leibniz-HKI). „Ovde smo se zapitali kako se tačno postiže proizvodnja psilocibina.
U tom cilju, tim sa Medicinskog univerziteta u Insbruku, predvođen kristalografom Bernhardom Rupom i istraživačima iz Jene, istraživao je enzim PsiM i biohemijski i koristeći analizu rendgenske kristalne strukture. Ova metoda omogućava vizuelizaciju proteina do atomskog nivoa, pri čemu se nekoliko faza reakcije može prikazati u ultra visokoj rezoluciji.
Ispitivanje strukture proteina otkrilo je zapanjujuće sličnosti u strukturi između gljivičnog enzima PsiM i enzima koji su normalno odgovorni za modifikaciju RNK. Iako postoje i razlike, velika strukturna sličnost ukazuje da je enzim gljivice evoluirao iz jedne metilirajuće RNK metiltransferaze.
Shodno tome, ranije je imao samo sposobnost da prikači jednu metil grupu na ciljni molekul. „Prekursor psilocibina norbaeocistin, koji se pretvara u PsiM, strukturno imitira deo RNK, ali je dva puta metiliran“, kaže Hofmajster.
U daljim istraživanjima, istraživači su takođe uspeli da identifikuju ključnu razmenu aminokiselina koja je PsiM-u dala mogućnost da izvrši dvostruku metilaciju tokom evolucije. Ovaj proces uključuje poslednji korak u celom reakcionom lancu za potencijalnu biotehnološku proizvodnju aktivnog sastojka: konverziju jednostruko metilovanog intermedijera baeocistina u dvostruko metilovani psilocibin.
Istraživači su se zatim zapitali da li PsiM takođe može da konvertuje psilocibin u aeruginascin tako što će priključiti treću metil grupu. Aeruginascin je analog psilocibina, koji se prirodno javlja u nekim vrstama gljiva.
„Samo je pitanje odakle to dolazi? pita Hofmajster. Do sada je u naučnoj zajednici bilo neslaganja oko toga da li je jedinjenje metabolički proizvod puta biosinteze psilocibina i da li bi moglo nastati iz psilocibina preko PsiM-a.
Studija sada daje jasan rezultat: „Ovo očigledno nije slučaj“, kaže Hofmajster. „PsiM nije u stanju da pretvori psilocibin u aeruginascin.“ PsiM se stoga može isključiti za biosintetičku proizvodnju ovog analoga. Međutim, enzim bi mogao biti relevantan za proizvodnju psilocibina u mikroorganizmima u budućnosti.
„Sve u svemu, naši rezultati mogu pomoći da se razviju nove varijante psilocibina sa poboljšanim terapeutskim svojstvima i da se proizvode biotehnološki“, kaže Hofmajster.
