Enzymatische Synthese von Psilocybin

Psilocybin, the psychoactive tryptamine-derived natural product from Psilocybe mushrooms, has had its biosynthetic enzymes characterized. Four enzymes were identified: PsiD, a new class of fungal L-tryptophan decarboxylase; PsiK, catalyzing the phosphotransfer step; PsiM, a methyltransferase performing repeated N-methylation as the final step; and PsiH, a monooxygenase. A step-economical route synthesized psilocybin from 4-hydroxy-L-tryptophan using PsiD, PsiK, and PsiM in a combined reaction. These findings may enable biotechnological production, given renewed pharmaceutical interest.

Study at a glance

Abstract

Abstract Psilocybin ist der psychotrope, vom Tryptamin abgeleitete Naturstoff der Psilocybe‐Fruchtkörper, der so genannten “Zauberpilze”. Obwohl dessen Struktur seit 60 Jahren bekannt ist, blieb die enzymatische Grundlage ihrer Biosynthese ungeklärt. Wir charakterisierten vier Psilocybin‐Biosyntheseenzyme, nämlich i) PsiD, welches zu einer neuen Klasse pilzlicher l ‐Tryptophan‐Decarboxylasen gehört, ii) PsiK, welches den Phosphotransfer‐Schritt katalysiert, iii) die Methyltransferase PsiM, welche einen wiederholten N‐Methyltransfer als abschließenden Biosyntheseschritt katalysiert, sowie iv) PsiH, eine Monooxygenase. In einer kombinierten Reaktion mit PsiD, PsiK und PsiM wurde Psilocybin vom 4‐Hydroxy‐ l ‐tryptophan ausgehend nach einer schrittökonomischen Route synthetisiert. Angesichts des wieder aufkommenden pharmazeutischen Interesses an Psilocybin könnten unsere Ergebnisse die Grundlage für dessen biotechnologische Produktion schaffen.