Chemische geheimen van een plant die door de geschiedenis heen werd gebruikt vanwege zijn kalmerende effecten, zijn onthuld in nieuw onderzoek.

Deze nieuwe bevindingen kwamen van onderzoek naar Indische Snakeroot ( Rauwolfia serpentina ) dat al millennia in Zuid- en Zuidoost-Azië als kalmeringsmiddel wordt gebruikt.

Het John Innes Center-team in het laboratorium van professor Sarah O'Connor volgde aanwijzingen uit het recente verleden om de genetische netwerken te identificeren achter een kritische katalysator, het sarpagan-brugenzym.

Dit genereert een belangrijke chemische link naar medicinaal bruikbare verbindingen in Indiase slangenwortel en vele andere planten.

Hoofdauteur van het artikel Dr. Thu Thuy Dang van het John Innes Center zei:"We gingen op zoek naar het ontbrekende enzym dat deze belangrijke reactie katalyseert op basis van een 20 jaar oude aanwijzing uit de literatuur.

"Dankzij de nieuwe ontwikkelingen op het gebied van bio-informatica en biologische chemie, we waren in staat om het ontbrekende gen te identificeren dat codeert voor het enzym tussen duizenden andere genen van de plant."

De ontdekking van het nieuwe oxidatieve enzym dat intrigerende chemie katalyseert, zou snellere routes naar behandelingen voor abnormale hartritmes kunnen opleveren, hoge bloeddruk en sommige psychische stoornissen.

De studie toonde ook aan dat het enzym een ​​aanpasbaar mechanisme heeft dat een reeks structureel diverse chemische producten zou kunnen creëren.

Prof. Sarah O'Connor voegde toe:"De ontdekking van het sarpagan-brugenzym, samen met andere scaffold generator enzymen, zal de onderdelen leveren die nodig zijn voor het samenstellen en ontwikkelen van metabole routes in organismen zoals gist of tabaksplanten voor massaproductie van farmaceutisch belangrijke verbindingen. We werken momenteel samen met experts in synthetische biologie en gisttechnologie om dit vooruit te helpen."

Indiase snakeroot is een van de 50 fundamentele kruiden die worden gebruikt in de traditionele Chinese geneeskunde, waar het de naam shég?n mù (Chinees:???) of yìndù shémù (Chinees:????) heeft.

Het produceert ongeveer 150 monoterpeen-indoolalkaloïden zoals reserpine, yohimbine, en raubasine.

Een van de bekendste alkaloïden in snakeroot is ajmaline, een klasse Ia anti-aritmisch middel dat vaak wordt gebruikt bij de diagnose van patiënten die verdacht worden van het Brugada-syndroom, een aandoening die verstoring van het normale hartritme veroorzaakt.

In andere bevindingen toonde de studie aan dat het sarpagan-brugenzym twee koolstofatomen overbrugt, een reactie die bijzonder uitdagend is voor synthetische organische chemici, en creëert zo de complexe driedimensionale structuren die gevonden worden in de vele klassen van alkaloïden.

De studie toonde ook voor het eerst aan dat de complexe alkaloïde vinorine in een ander organisme kan worden geproduceerd, waarvoor vijf enzymatische stappen nodig zijn (inclusief het nieuw ontdekte enzym) van het gemakkelijk verkrijgbare intermediaire strictosidine.

uiteindelijk, deze benadering kan worden gebruikt om van strictosidine afgeleide geneesmiddelen te produceren, zoals ajmaline, die wordt gebruikt voor de behandeling van abnormale hartritmes, efficiënter.

Dr. Jakob Franke zei:"De ontdekking benadrukt de veelzijdigheid van deze groep oxidatieve enzymen, waardoor het een zeer nuttige biokatalysator is en een uitstekend doelwit voor het ontwerpen van deze alkaloïde routes. We zouden dit enzym kunnen gebruiken om medicijnen te produceren op een veel elegantere manier dan welke synthetische chemicus dan ook."