К числу основных активных компонентов мухомора в первую очередь относятся изоксазольные соединения — иботеновая кислота и мусцимол.

Эти химически родственные вещества были идентифицированы в середине XX века. Результаты независимых научных исследований, проведённых в Великобритании, Японии и Швейцарии, подтвердили, что именно они являются главными активаторами психоактивных свойств красного мухомора, а не мускарин, как ошибочно считалось ранее.

Биосинтез этих веществ начинается с гидроксилирования глутамата или глутамина, в результате чего образуется трихоломовая кислота. Затем она подвергается аденилированию, превращаясь в иботеновую кислоту, которая далее декарбоксилируется с образованием мусцимола. За данную цепочку биохимических преобразований отвечает специализированный генетический кластер, обозначаемый как ibo BGS (кластер генов, отвечающий за синтез иботеновой кислоты).
Согласно результатам последних исследований, данный кластер обнаружен исключительно у представителей подрода Amanita, секции Amanita.