버섯은 환각제를 두 번 진화시켜 과학자들을 당혹스럽게 했다

두 개의 서로 다른 버섯 그룹이 각각 고유한 효소를 가지고 있지만 동일한 효과를 나타내는 실로시빈을 독립적으로 개발했습니다. 이 발견은 환각제 기반 항우울제의 생명공학 생산에 혁명을 일으킬 수 있지만, 자연의 근본 원인은 여전히 ​​풀리지 않았습니다. 출처: Shutterstock

프리드리히 실러 예나 대학교와 라이프니츠 천연물 연구 및 감염생물학 연구소(Leibniz-HKI)의 제약 미생물학 연구 그룹 책임자인 디르크 호프마이스터 교수는 "이것은 인간과 매우 오랜 역사를 가진 분자의 생합성과 관련이 있습니다."라고 설명합니다. "소위 '마법의 버섯'에서 발견되는 물질인 실로시빈을 언급하고 있는데, 이는 우리 몸에서 의식을 근본적으로 변화시킬 수 있는 화합물인 실로신으로 전환됩니다. 그러나 실로시빈은 환각 경험을 유발할 뿐만 아니라, 치료 저항성 우울증 치료에 유망한 활성 화합물로 여겨집니다."라고 호프마이스터 교수는 말합니다.

두 개의 경로, 하나의 분자

'균형 잡힌 마이크로버스(Balance of the Microverse)' 우수 클러스터에서 수행된 이 연구는 균류가 서로 최소 두 번 독립적으로 실로시빈을 생성할 수 있는 능력을 개발했다는 ​​사실을 처음으로 보여줍니다. 실로 시베(Psilocybe) 종은 이러한 목적을 위해 알려진 효소 도구를 사용하는 반면, 섬유모자버섯은 완전히 다른 생화학적 무기를 사용하지만 동일한 분자에 도달합니다. 이 발견은 수렴 진화의 한 사례로 여겨집니다. 서로 다른 종들은 독립적으로 유사한 특성을 개발했지만, '마법 버섯'은 각자의 방식으로 발전해 왔습니다.

곰팡이 게놈에서 단서를 찾아서

연구 주저자이자 호프마이스터 연구팀의 박사과정 연구원인 팀 셰퍼는 이렇게 설명합니다. "마치 두 개의 서로 다른 워크숍을 보는 것 같았지만, 결국에는 두 가지 모두 동일한 결과물을 만들어냈습니다. 섬유질 캡에서 실로시베( Psilocybe) 버섯에서 발견되는 것과는 전혀 다른 독특한 효소들을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고, 이 효소들은 모두 실로시빈을 형성하는 데 필요한 단계들을 촉매합니다."

연구진은 실험실에서 효소를 분석했습니다. 인스브루크 화학자 베른하르트 럽이 개발한 단백질 모델은 실로 시베 에서 알려진 반응 순서와 상당히 다르다는 것을 확인했습니다 . 쉐퍼는 "자연은 실제로 동일한 활성 화합물을 두 번이나 만들어냈습니다."라고 말합니다.

하지만 왜 이렇게 다른 두 균류가 같은 활성 화합물을 생성하는지는 아직 불분명합니다. 호프마이스터는 "진짜 답은 우리가 모른다는 것입니다."라고 강조합니다. "자연은 이유 없이는 아무것도 하지 않습니다. 따라서 숲의 섬유모자버섯과 거름 이나 나무 뿌리덮개에 사는 실로시 베(Psilocybe) 종 모두 이 분자를 생성하는 데 이점이 있을 것입니다. 단지 그것이 무엇인지 아직 알지 못할 뿐입니다."

"한 가지 가능한 이유는 실로시빈이 포식자를 쫓아내기 위한 것이라는 점입니다. 아주 작은 상처에도 실로 시베 버섯은 화학적 연쇄 반응을 통해 파란색으로 변하며, 실로시빈의 분해 산물이 드러납니다. 아마도 이 분자는 일종의 화학적 방어 메커니즘일 것입니다."라고 호프마이스터는 말합니다.

생명공학을 위한 더 많은 도구

서로 다른 균류가 결국 같은 분자를 생산하는 이유는 아직 불분명하지만, 이번 발견은 실질적인 의미를 갖습니다. 호프마이스터는 "이제 우리는 추가적인 효소에 대해 알게 되었으므로, 실로시빈의 생명공학적 생산을 위한 도구 상자에 더 많은 도구가 들어갔습니다."라고 설명했습니다.

셰퍼는 또한 미래를 내다보며 "우리의 연구 결과가 복잡한 화학 합성 과정 없이 생물 반응기에서 의약품용 실로시빈을 생산하는 데 기여하기를 바랍니다."라고 말했습니다. 예나에 있는 라이프니츠-HKI에서 호프마이스터의 팀은 실로시빈과 같은 천연물을 산업 규모로 생산하는 공정을 개발 중인 바이오 파일럿 플랜트와 긴밀히 협력하고 있습니다.

동시에, 이 연구는 곰팡이가 사용하는 다양한 화학 전략과 그 환경과의 상호작용에 대한 흥미로운 통찰력을 제공합니다. 본 연구는 프리드리히 실러 예나 대학교 산하 협력 연구 센터(CRC ChemBioSys)와 우수 클러스터(Cluster of Excellence)인 '미시세계의 균형(Balance of the Microverse)'의 핵심적인 질문들을 다루고 있으며, 이 연구의 틀 안에서 독일 연구 재단(DFG) 등의 지원을 받았습니다. CRC ChemBioSys가 천연 화합물이 생물 군집을 형성하는 방식을 연구하는 반면, 우수 클러스터는 미생물과 그 환경의 복잡한 역학에 초점을 맞춥니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250924012226.htm