Magie im Reagenzglas

Lange Zeit wagte sich niemand so recht an die Erforschung von Psilocybin – dem Molekül, das den Zauberpilzen ihre Magie verleiht. Aufgrund seiner bewusstseinserweiternden, halluzinogenen Wirkung bezog es in der Wissenschaft seit den 60er Jahren eher eine Randposition.

Seit einigen Jahren floriert jedoch die Erforschung des Wirkstoffs wieder, denn klinische Studien in aller Welt belegen die lindernde Wirkung bei therapieresistenten, schweren Depressionserkrankungen. Grund genug für Prof. Dr. Dirk Hoffmeister von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, sich genauer mit der Substanz zu befassen:

Erst im vergangenen Jahr deckte er mit seinen Mitarbeitern die Prozesse auf, mit denen der Pilz Psilocybin produziert – und entwickelte seitdem mit Jenaer Kollegen gleich zwei alternative Herstellungsmöglichkeiten. Zwei Fachmagazine veröffentlichten nun die Ergebnisse.

„Zum einen ist es uns gelungen, Psilocybin im Reagenzglas biokatalytisch zu produzieren“, erklärt Prof. Hoffmeister. „Durch die Einbindung eines Derivats der Aminosäure Tryptophan zu Beginn der ablaufenden chemischen Reaktionen konnten wir die Synthese deutlich verbessern. Dabei haben wir in vitro die gleichen Enzyme genutzt, die der Pilz auch natürlicherweise verwendet.“

Das Verfahren, das sowohl kostengünstig als auch einfach in der Umsetzung ist, publizierten Hoffmeister und drei Fachkollegen im Magazin „Chemistry – A European Journal“ (DOI: 10.1002/chem.201801047).

Genextraktion lässt Schimmel zaubern

Gemeinsam mit der Nachwuchsgruppe von Dr. Vito Valiante vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI) hat der Jenaer Mikrobiologe darüber hinaus einen anderen Weg beschritten:

„Wir haben vier Gene aus dem Pilz Psilocybe cubensis, also einem Magic Mushroom, extrahiert und in den Schimmelpilz Aspergillus nidulans verpflanzt, der wissenschaftlich bereits sehr gut untersucht und gentechnisch leicht handhabbar ist. Dann haben wir überprüft, ob er beginnt, den Wirkstoff ebenfalls herzustellen.“

Von der Produktivität des „Zauberschimmels“ waren selbst die Wissenschaftler überrascht: „Die Ausbeuten sind erfreulich hoch. Ein Vorteil des Verfahrens ist dadurch die gute Skalierbarkeit, auch wenn wir für die Zukunft an große Mengen denken.“

In der aktuellen Ausgabe des Journals „Metabolic Engineering“ beschreiben die Jenaer Wissenschaftler die komplexe genetische Modifizierung des Schimmels (DOI: 10.1016/j.ymben.2018.05.014). Für Dirk Hoffmeister ist die Entdeckung einmal mehr Beleg für die hervorragende Zusammenarbeit von Universität und außeruniversitären Institutionen wie dem HKI am Standort Jena: „Diese engen Kooperationen münden immer wieder in weitreichende Forschungsergebnisse. So macht Wissenschaft Freude.“

Kontakt:
Prof. Dr. Dirk Hoffmeister
Institut für Pharmazie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Winzerlaer Straße 2, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 949850
E-Mail: dirk.hoffmeister[at]hki-jena.de

Felix Blei et al. (2018): Biocatalytic Production of Psilocybin and Derivatives in Tryptophan Synthase-Enhanced Reactions, Chemistry – A European Journal, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/chem.201801047.

Sandra Hoefgen et al. (2018): Facile assembly and fluorescence-based screening method for heterologous expression of biosynthetic pathways in fungi, Metabolic Engineering, https://doi.org/10.1016/j.ymben.2018.05.014.

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