I funghi magici inventano due volte il composto attivo
Un nuovo studio dimostra che diversi tipi di funghi utilizzano metodi completamente diversi per produrre la sostanza psicoattiva psilocibina
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Un team austro-tedesco guidato dall'Università Friedrich Schiller di Jena e dalla Leibniz-HKI è stato in grado di dimostrare biochimicamente per la prima volta che diversi tipi di funghi producono la stessa sostanza attiva che altera la mente, la psilocibina, in modi diversi. Sia i funghi Psilocybe che i funghi a cappello di fibra del genere Inocybe producono questa sostanza, ma utilizzano enzimi e sequenze di reazione completamente diversi per questo processo. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie International Edition.
Due strade portano alla stessa molecola: Indipendentemente l'uno dall'altro, diversi generi di "funghi magici" hanno sviluppato due diverse vie enzimatiche che producono la stessa sostanza psicoattiva, la psilocibina - un raro esempio di evoluzione convergente nella biosintesi dei prodotti naturali.
© Tim Schäfer, Leibniz-HKI
"Si tratta della biosintesi di una molecola che ha una storia molto lunga con l'uomo", spiega il Prof. Dirk Hoffmeister, responsabile del gruppo di ricerca Microbiologia farmaceutica dell'Università Friedrich Schiller di Jena e dell'Istituto Leibniz per la ricerca sui prodotti naturali e la biologia delle infezioni (Leibniz-HKI). "Ci riferiamo alla psilocibina, una sostanza presente nei cosiddetti 'funghi magici', che il nostro organismo converte in psilocina, un composto in grado di alterare profondamente la coscienza. Tuttavia, la psilocibina non solo provoca esperienze psichedeliche, ma è anche considerata un composto attivo promettente nel trattamento della depressione resistente alla terapia", spiega Hoffmeister.
Due strade, una molecola
Lo studio, condotto nell'ambito del Cluster of Excellence "Balance of the Microverse", mostra per la prima volta che i funghi hanno sviluppato la capacità di produrre psilocibina almeno due volte indipendentemente l'uno dall'altro. Mentre le specie di Psilocybe utilizzano un kit di enzimi noto a questo scopo, i funghi a cappello di fibra impiegano un arsenale biochimico completamente diverso, pur arrivando alla stessa molecola. Questa scoperta è considerata un esempio di evoluzione convergente: specie diverse hanno sviluppato in modo indipendente una caratteristica simile, ma i "funghi magici" sono andati per la loro strada.
Alla ricerca di indizi nei genomi dei funghi
Tim Schäfer, autore principale dello studio e ricercatore di dottorato nel team di Hoffmeister, spiega: "È stato come guardare a due laboratori diversi, ma che alla fine fornivano entrambi lo stesso prodotto. Nei tappi di fibra abbiamo trovato un insieme unico di enzimi che non hanno nulla a che vedere con quelli presenti nei funghi Psilocybe. Tuttavia, tutti catalizzano i passaggi necessari per formare la psilocibina".
I ricercatori hanno analizzato gli enzimi in laboratorio. I modelli proteici creati dal chimico di Innsbruck Bernhard Rupp hanno confermato che la sequenza delle reazioni differisce in modo significativo da quella conosciuta nella Psilocybe. "In questo caso, la natura ha effettivamente inventato lo stesso composto attivo due volte", afferma Schäfer.
Tuttavia, il motivo per cui due gruppi di funghi così diversi producono lo stesso composto attivo rimane poco chiaro. "La vera risposta è: non lo sappiamo", sottolinea Hoffmeister. "La natura non fa nulla senza motivo. Quindi ci deve essere un vantaggio nel fatto che sia i funghi a cappello fibroso nella foresta sia le specie di Psilocybe sul letame o sulla pacciamatura del legno producano questa molecola, ma non sappiamo ancora quale".
"Una possibile ragione potrebbe essere che la psilocibina ha lo scopo di scoraggiare i predatori. Anche le più piccole ferite fanno sì che i funghi Psilocybe diventino blu attraverso una reazione chimica a catena, rivelando i prodotti di degradazione della psilocibina. Forse la molecola è un tipo di meccanismo di difesa chimica", dice Hoffmeister.
Più strumenti per la biotecnologia
Sebbene non sia ancora chiaro perché funghi diversi producano la stessa molecola, la scoperta ha comunque implicazioni pratiche: "Ora che conosciamo altri enzimi, abbiamo più strumenti nella nostra cassetta degli attrezzi per la produzione biotecnologica di psilocibina", spiega Hoffmeister.
Schäfer guarda anche al futuro: "Speriamo che i nostri risultati contribuiscano alla futura produzione di psilocibina per uso farmaceutico in bioreattori senza la necessità di complesse sintesi chimiche". Presso il Leibniz-HKI di Jena, il team di Hoffmeister lavora a stretto contatto con il Bio Pilot Plant, che sviluppa processi per la produzione di prodotti naturali come la psilocibina su scala industriale.
Allo stesso tempo, lo studio fornisce interessanti informazioni sulla diversità delle strategie chimiche utilizzate dai funghi e sulle loro interazioni con l'ambiente. Si tratta quindi di questioni centrali del Centro di ricerca collaborativo ChemBioSys e del Cluster of Excellence ׅ'Balance of the Microverse' dell'Università Friedrich Schiller di Jena, nell'ambito del quale il lavoro è stato svolto e finanziato, tra gli altri, dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG). Mentre il CRC ChemBioSys studia come i composti naturali danno forma alle comunità biologiche, il Cluster of Excellence si concentra sulle complesse dinamiche dei microrganismi e del loro ambiente.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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