Forschende haben Biosynthesewege für mehrere natürliche psychoaktive Indolethylamine in Pflanzen rekonstruiert und damit eine Plattform für deren biotechnologische Herstellung und gezielte Veränderung entwickelt. Die Studie „Complete biosynthesis of psychedelic tryptamines from three kingdoms in plants“ konzentrierte sich zunächst auf die vollständige Aufklärung des Biosynthesewegs von N,N-Dimethyltryptamin (DMT) in psychedelischen Pflanzenarten.
Auf Grundlage struktureller Gemeinsamkeiten rekonstruierten die Forschenden anschließend in einem pflanzlichen System die Biosynthese von fünf bekannten natürlichen Indolethylaminen: Psilocybin und Psilocin, die in Pilzen vorkommen, DMT aus Pflanzen sowie Bufotenin und 5-Methoxy-DMT (5-MeO-DMT), die unter anderem mit der Sekretion der Coloradokröte Incilius alvarius (Syn. Bufo alvarius) in Verbindung stehen.
Für die Rekonstruktion kombinierten sie enzymatische Funktionen aus unterschiedlichen Organismen und optimierten die beteiligten Enzyme mithilfe von metabolischem Engineering und rationalem Proteindesign. Dadurch ließ sich die Produktion der untersuchten Indolethylamine in den Pflanzen deutlich effizienter gestalten.
Darüber hinaus erzeugten die Forschenden halogenierte Analoga der untersuchten Moleküle. Diese Verbindungen kommen natürlicherweise nicht in Pflanzen vor. Nach Angaben der Autoren besitzen einige dieser neu erzeugten Moleküle ein potenzielles therapeutisches Interesse für psychiatrische Erkrankungen. Ein therapeutischer oder klinischer Wirksamkeitsnachweis ist damit jedoch nicht verbunden.
Die Arbeit zeigt somit, dass sich Biosynthesewege psychoaktiver Indolethylamine aus Pflanzen, Pilzen und Tieren mithilfe synthetischer Biologie in pflanzlichen Produktionssystemen zusammenführen und gezielt erweitern lassen. Damit entsteht eine Plattform sowohl für die biotechnologische Herstellung bekannter Verbindungen als auch für die Erforschung neuer struktureller Varianten.
