“神奇的蘑菇”受伤后为什么会变蓝？登上顶刊

都说蓝色是最影响人类食欲的颜色，但是很多人却对切开即变蓝的“见手青”等具有致幻作用的蘑菇趋之若鹜。跟裸盖菇比起来，'见手青'真的是小儿科了。"幻觉蘑菇"学名裸盖菇，食用后会产生更明显的致幻效果。裸盖菇内含有一种名为'赛洛西宾'（又名裸盖菇素）的神经毒素，人在服用后会出现幻视、幻听、感觉错乱、人格解体及行为错乱等反应，严重时会致人死亡。"

那么，这些蘑菇的蓝色是如何产生的呢？

来自德国莱布尼茨天然产物研究和感染生物学研究所的Dirk Hoffmeister和他的团队报道了裸盖菇中蓝色色素的来源。他们鉴定了来自裸盖菇中的两种酶，可以进行两步级联反应来氧化制备裸盖菇素，从而产生蓝色产物。该研究以“Injury-Triggered Blueing Reactions of Psilocybe “Magic” Mushrooms”为题目发表在期刊Angewandte Chemie International Edition上。

图|（来源：Angewandte Chemie International Edition）

有毒还会变色

研究发现，裸盖菇属蘑菇的致幻作用来源于其累积的裸盖菇素。当我们摄入裸盖菇属的蘑菇后，裸盖菇素会进入人体并被代谢转化为脱磷裸盖菇素。这是一种精神药物同源物，其与5-羟色胺受体结合后，便会改变人类的感知。

图|裸盖菇素（1）和裸盖菇蛋白（2）的化学结构（来源：该论文）

除致幻作用外，裸盖菇还有一个非常突出的现象便是变蓝反应。当裸盖菇受到擦伤或切割时，含有裸盖菇素的子实体在受损部位立即呈现深蓝色。

图|裸盖菇的发蓝反应（来源：该论文）

然而，这种蓝色色素在裸盖菇中形成的原因及发色团的结构仍难以捉摸。

为了解决这一问题，研究人员采用了一种联合的方法。该方法主要基于活性导向色谱法纯化裸盖菇素的磷酸酶（PsiP）和漆酶（PsiL），进行两步降解级联反应，将1转化为2，之后再进行低聚（如下图）。

图|在PsiP和PsiL的催化下，裸盖菇的发蓝反应（来源：该论文）

变色历程

首先，研究人员用蛋白层析法分离裸盖菇柄中的天然酶，在每个色谱之后进行体外活性测定。

其中，使用1作为生产2的真实底物，使用4-硝基苯基磷酸二氢盐作为显色标准底物来追踪磷酸酶活性。为了检测氧化酶活性，平行使用2和紫丁香哒嗪作为底物以产生可光度检测的产物。首先对细胞提取物进行阴离子交换色谱（AIEC），然后通过疏水相互作用（HIC）和尺寸排阻色谱（SEC）进一步分离阳性测定的组分。

研究结果表明，对活性SEC级分进行胰蛋白酶消化并进行基于质谱联用（MS/MS）的肽指纹分析，使用古巴豆科植物蛋白质组作为搜索数据库，包含磷酸酶活性的部分揭示了六个候选物。其中，最高级别的蛋白质(JGI ProteinID 89927)被注释为磷酸酶，另一种候选磷酸酶（JGI ProteinID 74822）显示出极低的强度和较低的识别分数。

此外，液质联用仪（LC-MS）分析结果证明，PsiP脱磷由1转化至2。并且，研究人员观察到相同质量、保留时间（tR=2.15分钟）和紫外/可见（UV/Vis）光谱的信号。因此，PsiP被称为1磷酸酶。

图|体外反应分析（来源：该论文）

其次，具有氧化活性部分的肽质量指纹图谱鉴定出7个候选蛋白。分析表明，得分最高的蛋白质之一被注释为多铜氧化酶(JGI ProteinID 71514)，类似于漆酶PsiL，这是唯一被鉴定的具有注释的蛋白质，为预期的自由基氧化反应提供了合理的解释。

基于光度法检测到的蓝色，观察到PsiL在2上的氧化活性，但在1上没有，这在具有热处理酶的对照中是不存在的。此外，PsiL的活性与嗜热菌丝漆酶相当，但比Trametes漆酶高出三个数量级。因此，研究人员得出结论，PsiP启动并且PsiL继续酶促途径将1转化为基于2的聚合物着色材料。

之后，为分析2的氧化，研究人员建立了化学（FeⅢ）或酶促氧化（M. thermophila laccase/O2 or horse-radish peroxidase (HRP)/H2O2）的PsiL类似模型反应。

在这两种情况下，LC-MS痕迹均显示蓝色的含量和形成减少，但没有明显的定性和定量差异。当与Fe III氧化时，蓝色化合物可通过MALDI-MS和LC-MS进行表征。然而，当酶氧化时，大多数着色产物在色谱上不可分离并粘附在蛋白质上。

图|发蓝反应的化学分析（来源：该论文）

研究人员进一步使用LC-MS表征了2的自氧化。观察到的自氧化和化学促进或酶介导氧化之间的差异可能归因于不同的机制和途径。其中，促进氧化产生过量的自由基，从而使氢醌类化合物能够直接自由基偶联并随后氧化，这将解释蓝色醌类二聚体（m/z 405）。

在这个阶段，质谱已经提供了关于产品形成的一般模式的有价值的信息。然而，产物的复杂性、产物与蛋白质的结合、聚合和自氧化阻碍了单个产物的纯化以达到同质性。因此，研究人员采用原位核磁共振波谱法来监测酶促反应的进展。

结果表明，六元环的h键碳受影响最大(C-6 > C-5 > C-7)。研究人员分析，该反应首先倾向于通过C-5偶联，其次是在C-7偶联。由于通过C-5和C-7新闭合的C-C键如预期的那样影响了C-6的信号，因此C-6的强减弱符合这一假设。此外，新的信号可能是由于前6位在C-5和C-7上邻接形成C-C键。

图|裸盖菇根茎过氧化物酶和H2O2催化2氧化的原位逆门控解耦13C NMR光谱（150MHz）（来源：该论文支持信息）

总之，该研究结果揭示了裸盖菇的变蓝反应，分析结果表明蓝色是一种主要通过C-5偶联的醌类硅氧基低聚物的非均相混合物。

小小的蘑菇，大大的用处

虽然蘑菇变蓝之谜已被解开，然而其具体作用仍不为人知，Hoffmeister表示，“它可能起到保护作用，就像一种按需驱虫剂，抵御捕食者。”

此外， Hoffmeister希望他的研究不仅能启发其他人从化学角度研究真菌，还能改变人们对裸盖菇素的看法。他说:“赛洛西宾（裸盖菇素）被视为一种非法的娱乐性药物，但它作为治疗难治性抑郁症的药物有着巨大的潜力。”

参考资料：

https://www.chemistryworld.com/news/mystery-of-why-magic-mushrooms-go-blue-solved/4010870.article

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201910175

来源：高分子科学前沿

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