Dois caminhos, uma molécula

A pesquisa, realizada dentro do Cluster de Excelência ‘Equilíbrio do Microverso’, mostra pela primeira vez que os fungos desenvolveram a capacidade de produzir psilocibina de forma independente em pelo menos duas ocasiões. Enquanto as espécies de Psilocybe utilizam um conjunto de enzimas conhecido para tal, os cogumelos fibra-cap empregam um arsenal bioquímico completamente diferente – e ainda assim chegam à mesma molécula. Essa descoberta é considerada um exemplo de evolução convergente: diferentes espécies desenvolveram independentemente uma característica semelhante, mas os ‘cogumelos mágicos’ seguiram seus próprios caminhos para isso.

Buscando pistas nos genomas fúngicos

Tim Schäfer, autor principal do estudo e pesquisador de doutorado na equipe de Hoffmeister, explica: “Era como observar duas oficinas diferentes, mas ambas entregando o mesmo produto no final. Nos fibra-cap, encontramos um conjunto único de enzimas que não têm relação com as que existem nos cogumelos Psilocybe. No entanto, todas elas catalisam as etapas necessárias para a formação da psilocibina.”

Os pesquisadores analisaram as enzimas em laboratório. Modelos de proteínas criados pelo químico Bernhard Rupp, de Innsbruck, confirmaram que a sequência de reações difere significativamente daquela conhecida em Psilocybe. “Aqui, a natureza realmente inventou o mesmo composto ativo duas vezes,” diz Schäfer.

No entanto, o motivo pelo qual dois grupos tão distintos de fungos produzem o mesmo composto ativo ainda é um mistério. “A resposta real é: não sabemos,” enfatiza Hoffmeister. “A natureza não faz nada sem razão. Portanto, deve haver uma vantagem para os cogumelos fibra-cap nas florestas e para as espécies de Psilocybe em estrume ou mulch de madeira produzirem essa molécula – só não sabemos qual é ainda.”

“Uma possível explicação pode ser que a psilocibina visa deter predadores. Mesmo os menores danos fazem com que os cogumelos Psilocybe fiquem azuis por causa de uma reação química em cadeia, revelando os produtos de degradação da psilocibina. Talvez a molécula funcione como um tipo de mecanismo de defesa química,” sugere Hoffmeister.

Mais recursos para a biotecnologia

Embora ainda não se saiba por que fungos diferentes acabam produzindo a mesma molécula, a descoberta possui implicações práticas: “Agora que sabemos sobre enzimas adicionais, temos mais ferramentas em nosso arsenal para a produção biotecnológica de psilocibina,” explica Hoffmeister.

Schäfer também está otimista: “Esperamos que nossos resultados contribuam para a futura produção de psilocibina para produtos farmacêuticos em biorreatores, sem a necessidade de sínteses químicas complexas.” No Leibniz-HKI em Jena, a equipe de Hoffmeister colabora estreitamente com a Bio Pilot Plant, que está desenvolvendo processos para produzir produtos naturais como a psilocibina em uma escala semelhante à industrial.

Além disso, o estudo oferece insights fascinantes sobre a diversidade de estratégias químicas utilizadas pelos fungos e suas interações com o ambiente. Isso aborda questões centrais do Centro de Pesquisa Colaborativa ChemBioSys e do Cluster de Excelência ‘Equilíbrio do Microverso’ da Universidade Friedrich Schiller de Jena, no qual o trabalho foi realizado e que contou com financiamento da Fundação Alemã de Pesquisa (DFG), entre outros. Enquanto o CRC ChemBioSys investiga como compostos naturais moldam comunidades biológicas, o Cluster de Excelência foca nas dinâmicas complexas de microrganismos e seu ambiente.