Las setas mágicas inventan el compuesto activo dos veces
Un nuevo estudio demuestra que los distintos tipos de setas utilizan métodos completamente diferentes para producir la sustancia psicoactiva psilocibina
Un equipo germano-austriaco dirigido por la Universidad Friedrich Schiller de Jena y Leibniz-HKI ha podido demostrar bioquímicamente por primera vez que distintos tipos de setas producen la misma sustancia activa que altera la mente, la psilocibina, de formas diferentes. Tanto los hongos Psilocybe como los hongos del sombrero de fibra del género Inocybe producen esta sustancia, pero utilizan enzimas y secuencias de reacción completamente diferentes para este proceso. Los resultados se publicaron en la revista Angewandte Chemie International Edition.
Dos vías conducen a la misma molécula: De forma independiente, distintos géneros de "setas mágicas" han desarrollado dos vías enzimáticas diferentes que producen la misma sustancia psicoactiva, la psilocibina: un raro ejemplo de evolución convergente en la biosíntesis de productos naturales.
© Tim Schäfer, Leibniz-HKI
"Se trata de la biosíntesis de una molécula que tiene una historia muy larga con los humanos", explica el profesor Dirk Hoffmeister, jefe del grupo de investigación Microbiología Farmacéutica de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones (Leibniz-HKI). "Nos referimos a la psilocibina, una sustancia que se encuentra en las llamadas 'setas mágicas' y que nuestro cuerpo convierte en psilocina, un compuesto que puede alterar profundamente la conciencia. Sin embargo, la psilocibina no sólo desencadena experiencias psicodélicas, sino que también se considera un prometedor compuesto activo en el tratamiento de la depresión resistente a las terapias", afirma Hoffmeister.
Dos caminos, una molécula
El estudio, realizado en el marco del Cluster de Excelencia "Equilibrio del Microverso", demuestra por primera vez que los hongos han desarrollado la capacidad de producir psilocibina al menos dos veces de forma independiente. Mientras que las especies de Psilocybe utilizan un conjunto de enzimas conocidas para este fin, los hongos de casquete de fibra emplean un arsenal bioquímico completamente distinto y, sin embargo, llegan a la misma molécula. Este hallazgo se considera un ejemplo de evolución convergente: distintas especies han desarrollado independientemente un rasgo similar, pero las "setas mágicas" han seguido su propio camino al hacerlo.
Buscando pistas en los genomas de los hongos
Tim Schäfer, autor principal del estudio e investigador doctoral del equipo de Hoffmeister, explica: "Era como mirar a dos talleres diferentes, pero que en última instancia ofrecen el mismo producto. En los capuchones de fibra encontramos un conjunto único de enzimas que no tienen nada que ver con las que se encuentran en las setas Psilocybe. Sin embargo, todas catalizan los pasos necesarios para formar psilocibina".
Los investigadores analizaron las enzimas en el laboratorio. Los modelos de proteínas creados por el químico de Innsbruck Bernhard Rupp confirmaron que la secuencia de reacciones difiere significativamente de la conocida en Psilocybe. "En este caso, la naturaleza ha inventado dos veces el mismo compuesto activo", afirma Schäfer.
Sin embargo, sigue sin estar claro por qué dos grupos de hongos tan diferentes producen el mismo compuesto activo. "La verdadera respuesta es: no lo sabemos", subraya Hoffmeister. "La naturaleza no hace nada sin razón. Así que debe haber una ventaja para que tanto los hongos capuchón de fibra del bosque como las especies de Psilocybe sobre estiércol o mantillo de madera produzcan esta molécula, sólo que aún no sabemos cuál es."
"Una posible razón podría ser que la psilocibina está destinada a disuadir a los depredadores. Incluso las heridas más pequeñas hacen que las setas Psilocybe se vuelvan azules a través de una reacción química en cadena, revelando los productos de descomposición de la psilocibina. Quizá la molécula sea un tipo de mecanismo químico de defensa", afirma Hoffmeister.
Más herramientas para la biotecnología
Aunque todavía no está claro por qué distintos hongos producen finalmente la misma molécula, el descubrimiento tiene implicaciones prácticas: "Ahora que conocemos enzimas adicionales, disponemos de más herramientas para la producción biotecnológica de psilocibina", explica Hoffmeister.
Schäfer también mira hacia el futuro: "Esperamos que nuestros resultados contribuyan a la futura producción de psilocibina para productos farmacéuticos en biorreactores sin necesidad de complejas síntesis químicas." En el Leibniz-HKI de Jena, el equipo de Hoffmeister colabora estrechamente con la Bio Pilot Plant, que desarrolla procesos para producir productos naturales como la psilocibina a escala industrial.
Al mismo tiempo, el estudio ofrece interesantes perspectivas sobre la diversidad de estrategias químicas utilizadas por los hongos y sus interacciones con el entorno. Así, aborda cuestiones centrales del Centro de Investigación Colaborativa ChemBioSys y del Cluster de Excelencia ׅ'Equilibrio del Microverso' de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, en cuyo marco se ha llevado a cabo el trabajo, financiado, entre otros, por la Fundación Alemana de Investigación (DFG). Mientras que el CRC ChemBioSys investiga cómo los compuestos naturales moldean las comunidades biológicas, el Clúster de Excelencia se centra en la compleja dinámica de los microorganismos y su entorno.
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