Duas rotas, uma molécula

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

Buscando pistas nos genomas fúngicos

Tim Schäfer, autor principal da pesquisa e doutorando na equipe de Hoffmeister, explica: “Era como observar dois ateliês diferentes, mas ambos entregando o mesmo produto no final. Nos cogumelos de fibra, encontramos um conjunto único de enzimas que não têm relação com aquelas encontradas nos cogumelos Psilocybe. No entanto, todas elas catalisam as etapas necessárias para a formação da psilocibina.”

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

No entanto, a razão pela qual dois grupos de fungos tão distintos produzem o mesmo composto ativo ainda é um mistério. “A verdadeira resposta é: não sabemos,” enfatiza Hoffmeister. “A natureza não age sem motivo. Portanto, deve haver uma vantagem para ambos os cogumelos de fibra nas florestas e as espécies de Psilocybe em esterco ou mulch de madeira na produção dessa molécula – nós apenas não sabemos qual é ainda.”

“Uma possível explicação poderia ser que a psilocibina visa desencorajar predadores. Mesmo as menores lesões fazem com que os cogumelos Psilocybe fiquem azuis devido a uma reação química em cadeia, revelando os produtos de degradação da psilocibina. Talvez a molécula sirva como um tipo de mecanismo de defesa química,” sugere Hoffmeister.

Mais ferramentas para a biotecnologia

Embora ainda não esteja claro por que diferentes fungos produzem 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 olha para o futuro: “Esperamos que nossos resultados contribuam para a produção futura de psilocibina para uso farmacêutico em biorreatores, sem a necessidade de sínteses químicas complexas.” Na Leibniz-HKI em Jena, a equipe de Hoffmeister colabora estreitamente com a Planta Piloto Bio, que está desenvolvendo processos para a produção de produtos naturais como a psilocibina em uma escala industrial.

Simultaneamente, o estudo oferece percepções fascinantes sobre a diversidade das estratégias químicas utilizadas pelos fungos e suas interações com o ambiente. Assim, aborda questões centrais do Centro de Pesquisa Colaborativa ChemBioSys e do Cluster de Excelência ‘Equilíbrio do Microverso’ na Universidade Friedrich Schiller de Jena, dentro do qual o trabalho foi realizado e financiado, entre outros, pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG). Enquanto o CRC ChemBioSys investiga como compostos naturais moldam comunidades biológicas, o Cluster de Excelência foca nas dinâmicas complexas entre micro-organismos e seu entorno.