Une enzyme rend les champignons "magiques"
Une nouvelle étude met en lumière la structure et l'évolution d'une enzyme chez les champignons psychoactifs
Une équipe de recherche internationale a étudié la biosynthèse de la psilocybine, principal ingrédient des champignons hallucinogènes. Ils ont obtenu de nouvelles informations sur la structure et le mécanisme de réaction de l'enzyme PsiM. Celle-ci joue un rôle clé dans la production de psilocybine. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Nature Communications.
La psilocybine, substance psychoactive, est le principal produit naturel des "champignons magiques" du genre Psilocybe, ce qui fait de ces champignons une drogue populaire. Cependant, la psilocybine est également devenue de plus en plus intéressante en médecine ces dernières années pour un certain nombre de maladies mentales. Elle a montré des résultats prometteurs dans le traitement de la dépression, de la dépendance et de l'anxiété. La psilocybine est donc déjà à un stade avancé des tests cliniques en tant qu'ingrédient pharmaceutique actif.
La psilocybine est formée par des champignons au cours de processus biochimiques complexes à partir de l'acide aminé L-tryptophane. L'enzyme PsiM, une méthyltransférase, joue un rôle important dans ce processus. Elle catalyse successivement deux réactions de méthylation, les deux dernières étapes de la production de psilocybine : "Il existe de nombreuses réactions de transfert de méthyle dans la nature", explique Dirk Hoffmeister. Il est professeur de microbiologie pharmaceutique à l'université Friedrich Schiller d'Iéna et dirige un groupe de recherche associé à l'Institut Leibniz pour la recherche sur les produits naturels et la biologie des infections - Institut Hans Knöll (Leibniz-HKI). "Nous nous sommes demandé comment la psilocybine était produite.
Deux enzymes, une origine
À cette fin, une équipe de l'université médicale d'Innsbruck, dirigée par le cristallographe Bernhard Rupp, et les chercheurs d'Iéna ont étudié l'enzyme PsiM à la fois sur le plan biochimique et en utilisant l'analyse de la structure cristalline aux rayons X. Cette méthode permet de visualiser les protéines à l'aide de l'analyse de la structure cristalline. Cette méthode permet de visualiser les protéines jusqu'au niveau atomique, ce qui permet de représenter plusieurs étapes de la réaction en ultra-haute résolution.
L'examen de la structure de la protéine a révélé d'étonnantes similitudes de structure entre l'enzyme fongique PsiM et les enzymes normalement responsables de la modification de l'ARN. Bien qu'il y ait également des différences, la grande similitude structurelle indique que l'enzyme fongique a évolué à partir d'une seule méthyltransférase de l'ARN. Par conséquent, elle n'avait auparavant que la capacité d'attacher un seul groupe méthyle à la molécule cible. "Le précurseur de la psilocybine, la norbaeocystine, qui est converti par la PsiM, imite structurellement une partie de l'ARN, mais est méthylé deux fois", explique Hoffmeister.
Un petit échange avec un grand impact
En poursuivant leurs recherches, les chercheurs ont également pu identifier un échange crucial d'acides aminés qui a donné à la PsiM la capacité d'effectuer une double méthylation au cours de l'évolution. Ce processus implique l'étape finale de toute la chaîne de réaction pour la production biotechnologique potentielle de l'ingrédient actif : la conversion de la béocystine intermédiaire à simple méthylation en psilocybine à double méthylation.
Une fin claire
Les chercheurs se sont ensuite demandé si la PsiM pouvait également convertir la psilocybine en aéruginascine en y attachant un troisième groupe méthyle. L'aéruginascine est un analogue de la psilocybine, que l'on trouve à l'état naturel dans certains types de champignons. "La seule question est de savoir d'où elle vient", s'interroge Hoffmeister. Jusqu'à présent, la communauté scientifique n'était pas d'accord sur la question de savoir si le composé était un produit métabolique de la voie de biosynthèse de la psilocybine et s'il pouvait être obtenu à partir de la psilocybine par l'intermédiaire de la PsiM. L'étude fournit maintenant un résultat clair : "Ce n'est clairement pas le cas", déclare Hoffmeister. "Le PsiM n'est pas en mesure de convertir la psilocybine en aéruginascine. La PsiM peut donc être exclue de la production biosynthétique de cet analogue. Cependant, l'enzyme pourrait être utile à l'avenir pour la production de psilocybine dans les micro-organismes : "Dans l'ensemble, nos résultats peuvent aider à développer de nouvelles variantes de psilocybine avec des propriétés thérapeutiques améliorées et à les produire de manière biotechnologique", déclare Hoffmeister.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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