Išspręsta „stebuklingų grybų“ fermento paslaptis

Tyrėjams pavyko perprasti psichoaktyvios „magiškųjų grybų“ medžiagos – psilocibino – sintezę, atsirado pramoninės gamybos galimybė.

Euforija ir haliucinacijos, sukeliamos Psilocybe šeimos „magiškų grybų“, pelnė jiems neblėstantį dėmesį. Kompanijos Sandoz chemkas Albertas Hofmannas pagrindinį, sukeliantį psichodelinius efektus, grybo ingredientą – psilocibiną išskyrė ir jo struktūrą nustatė beveik prieš 60 metų. Šis atradimas ir vėlesni Harvardo universiteto psichologo Timothy F. Leary atlikti eksperimentai paskatino mokslininkus sukurti didelio masto šio komponento gamybą medicininiam naudojimui, pavyzdžiui, nerimo ir depresijos gydymui paskutiniųjų vėžio stadijų pacientams ir nikotininės priklausomybės gydymui. Tačiau niekam nepavyko perprasti grybe vykstančių fermentų tinklo, sukuriančio psilocibiną. Iki šiol.

Janis Fricke, Felix Blei, ir Dirk Hoffmeister iš Friedrich Schiller universiteto Jena nuodugniausiai identifikavo ir charakterizavo keturis fermentus, kuriuos grybai naudoja, gamindami psilocibiną. Tada komanda sukūrė pirmąją fermentinę psilocibino sintezę, taip atverdami kelią komercinei jo gamybai (Angew. Chem. Int. Ed.

2017, DOI: 10.1002/anie.201705489 ).

Siekdami išsiaiškinti grybų vykdomos psilocibino sintezės genus, Hoffmeisteris ir bendradarbiai nuskaitė dviejų rūšių grybų genomus. Tada jie patvirtino geno aktyvumą ir tikslią kitimų seką, naudodami genetiškai pakeistas bakterijas ir grybus. Šiame procese dalyvauja naujai atrastas fermentas, kuris dekarboslina triptofaną, fermentas, pridedantis hidroksilo grupę, fosforilinimą katalizuojantis fermentas, ir fermentas padedantis įvykti dviems nuoseklioms amino metilinimo stadijoms. Tai žinodama, komanda paruošė viename mėgintuvėyje vykstančią reakciją psilocibino gavimui iš 4-hydroxy-L-triptofano.

Medicinos chemikė Courtney Aldrich iš Minnesotos universiteto, Twin Cities, giria Hoffmeisterio ir jo kolegų nelengvas pastangas išsiaiškinti psilocibino biosintezę. „Mūsų žinios apie grybų natūralių produktų biosintezę atsiliko nuo atitinkamų bakterijų biosintezės žinių, tad kilo daug unikalių iššūkių,“ sako Aldrich. Pavyzdžiui, grybų genomai sudėtingesni nei bakterijų, daug grybų nepasiduoda genetinėms manipuliacijoms, ir auginti grybus, norint gaut pakankamą kiekį norimų metabolitų toli gražu ne visada paprasta. „Naujasis darbas kloja pagrindą šio galingo psichodelinio vaisto, turinčio ilgą istoriją ir frmskologinį panaudojimą, gamybai fermentacijos procesu,“ priduria Aldrich.

„Hoffmeisterio ir kolegų publikacija yra nuostabiausias genomu paremtos biokatalizės būdo atradimas,“ priduria natūralių produktų tyrėjas Jon S. Thorson iš Kentuckio universiteto. „Nors psilocibino biosintez sudaro santykinai paprastų cheminių transformacijų seka, šiame tyrime pirmą kartą identifikuoti atitinkami genai ir biokatalizatoriai ir, svarbiausia, pateikiami tvirti duomenys, remiantys prieš daugiau nei penkis dešimtmčius pasiūlytos procesų sekos peržiūrėjimą. Šis darbas aiškiai paruošia sceną bioinžinerinei psilocibino gamybai ir/ar analogams, kurie gali būti patrauklios egzistuojančių sintetinimo strategijų alternatyvos.“

Chemical & Engineering News

ISSN 0009-2347

Copyright © American Chemical Society

Stephen K. Ritter