Un studiu recent arată că două grupuri distincte de ciuperci au ajuns, independent, la sinteza aceleiași molecule psihoactive. Cercetarea, realizată de echipa de la Friedrich Schiller University Jena, relevă diferenţe enzimice importante și deschide perspective pentru biotehnologie și terapii. Rezultatele oferă date noi despre mecanismele biologice și despre rolul psilocibinei în mediul natural.
Ciupercile au dezvoltat psilocibina independent: dovezi și semnificaţii
Analiza genomică a arătat că specii din genul Psilocybe și ciuperci denumite „fiber cap” au ajuns la aceeași substanță prin căi biochimice diferite. Echipa de cercetare a identificat seturi distincte de enzime care catalizează treptele necesare formării psilocibinei. Modelele proteinelor sugerate de chimiști au confirmat că secvențele reacțiilor biochimice variază semnificativ între grupe. Acest fenomen este un exemplu clar de evoluție convergentă, în care trăsături similare apar independent în linii evolutive separate. Descoperirea pune întrebări despre avantajul selectiv al producerii psilocibinei. O ipoteză este că molecula funcționează ca un mecanism de apărare chimică, redusă la vedere de reacții care produc colorare, observate la ciupercile rănite. Totuși, rolul ecologic precis rămâne neelucidat. Pe plan aplicativ, identificarea unor căi biochimice alternative oferă noi instrumente pentru sinteza în condiții controlate. Cunoașterea unor enzime diferite poate facilita producția în bioreactoare, reducând dependența de sinteze chimice complexe. Astfel, rezultatele au relevanță pentru dezvoltarea de procese industriale destinate fabricării compușilor naturali cu potenţial terapeutic.
Metodele de cercetare și implicațiile practice
Cercetătorii au combinat analize genetice, modele proteice și experimente în laborator pentru a reconstrui căile metabolice. Fiecare grup de ciuperci utilizează un ansamblu diferit de enzime pentru aceleaşi transformări moleculare. Rezultatele au fost susţinute de modele computaţionale care au arătat diferenţe structurale între enzimele implicate. Această diversitate enzimatică oferă oportunităţi pentru biotehnologie: noile componente pot fi folosite pentru optimizarea producţiei de psilocibină în scopuri farmaceutice. Echipa speră că viitoarele procese în biopilot şi bioreactoare vor permite fabricarea la scară, cu costuri şi impact ecologic reduse. De asemenea, datele contribuie la înţelegerea modului în care compuşii naturali modelează interacţiunile din ecosisteme fungice.
„Natura a ajuns independent la aceeași substanță prin soluții biochimice diferite.”
- Două linii fungice au sinteze enzimatice distincte pentru acelaşi metabolit.
- Descoperirea susţine ideea de evoluţie convergentă în regnul fungi.
- Identificarea enzimelor noi are potenţial aplicații în producţia biotehnologică.
Concluzii și perspective pentru cercetare și industrie
Rezultatele studiului extind înţelegerea diversităţii metabolice la ciuperci și demonstrează că aceeaşi moleculă poate apărea prin trasee enzimatice diferite. Această cunoaștere este utilă atât pentru studiile fundamentale privind evoluția, cât şi pentru aplicaţii practice în domeniul biotehnologiei şi al industriei farmaceutice. Pe termen scurt, noile descoperiri vor facilita testarea unor metode alternative de producţie a psilocibinei în medii controlate. Pe termen lung, o mai bună cunoaştere a rolului ecologic al acestor compuşi poate clarifica motivele evolutive care au determinat apariția lor. Colaborări între institute de cercetare şi facilităţi pilot pot accelera transformarea acestor date într-o producţie industrială sigură şi reglementată.
Sursa: sciencedaily.com