Kemiska hemligheter för en växt som använts genom historien för dess lugnande effekter har avslöjats i ny forskning.

Dessa nya rön kom från forskning om indisk Snakeroot ( Rauwolfia serpentina ) som har använts i årtusenden i Syd- och Sydostasien som ett lugnande medel.

John Innes Center-teamet i professor Sarah O'Connors labb följde ledtrådar från det senaste förflutna för att identifiera de genetiska nätverken bakom en kritisk katalysator som kallas ett sarhedniskt broenzym.

Detta genererar en viktig kemisk koppling till medicinskt användbara föreningar i indisk ormrot och många andra växter.

Huvudförfattaren till tidningen Dr Thu Thuy Dang från John Innes Center sa:"Vi gav oss i kast med att hitta det saknade enzymet som katalyserar denna viktiga reaktion baserat på en 20 år gammal ledtråd från litteraturen.

"Tack vare de nya framstegen inom bioinformatiska och biologiska kemimetoder, vi kunde identifiera den saknade genen som kodar för enzymet bland tusentals andra gener från växten."

Upptäckten av det nya oxidativa enzymet som katalyserar spännande kemi kan ge snabbare vägar till behandlingar för onormal hjärtrytm, högt blodtryck och vissa psykiska störningar.

Studien fann också att enzymet har en anpassningsbar mekanism som kan skapa en svit av strukturellt olika kemiska produkter.

Prof. Sarah O'Connor tillade:"Upptäckten av enzymet sarpagan, tillsammans med andra ställningsgeneratorenzymer, kommer att tillhandahålla de delar som är nödvändiga för montering och konstruktion av metaboliska vägar i organismer som jäst- eller tobaksplantor för massproduktion av farmaceutiskt viktiga föreningar. Vi samarbetar för närvarande med experter inom syntetisk biologi och jästteknik för att driva detta framåt."

Indisk ormrot är en av de 50 grundläggande örter som används i traditionell kinesisk medicin, där det har namnet shég?n mù (kinesiska:???) eller yìndù shémù (kinesiska:????).

Den producerar cirka 150 monoterpenindolalkaloider som reserpin, yohimbine, och raubasine.

En av de mest kända alkaloiderna i ormrot är ajmalin, ett antiarytmiskt medel av klass Ia som ofta används vid diagnos av patienter som misstänks ha Brugadas syndrom, ett tillstånd som orsakar störningar i hjärtats normala rytm.

I andra fynd visade studien att sarpagan-broenzymet överbryggar två kolatomer, en reaktion som är särskilt utmanande för syntetiska organiska kemister, och så skapar de komplexa tredimensionella strukturer som finns i de många klassen av alkaloider.

Studien visade också för första gången att den komplexa alkaloiden vinorin kan produceras i en annan organism, som kräver fem enzymatiska steg (inklusive det nyupptäckta enzymet) från den lättillgängliga intermediären strictosidin.

I sista hand, detta tillvägagångssätt kan användas för att producera strictosidin-härledda läkemedel som ajmaline, som används för att behandla onormal hjärtrytm, mer effektivt.

Dr Jakob Franke sa "Upptäckten belyser mångsidigheten hos denna grupp av oxidativa enzymer, vilket gör det till en mycket användbar biokatalysator och ett utmärkt mål för att konstruera dessa alkaloidvägar. Vi skulle kunna använda detta enzym för att producera droger på ett mycket mer elegant sätt än någon syntetisk kemist kunde."