Carotinoid-Biosynthese (Ausschnitt der Einleitung)

Als akzessorische Pigmente des Photosyntheseapparats sind sie am Energietransfer beteiligt und dienen insbesondere auch als schützende Agenzien vor Zellschäden, indem sie mittels strahlungslosem Quenching die Bildung von reaktiver Sauerstoffspezies verhindern. Bei dem für Landpflanzen, Algen und Cyanobakterien üblichen Carotinoid-Syntheseweg werden zu Beginn zwei Moleküle Geranylgeranyldiphosphat mittels Phytoensynthase (PSY) zu 15-cis-Phytoen kondensiert. Danach folgt eine Sequenz von Desaturierungen und Isomerisierungen, wodurch das gebildete Phytoen zu Lycopin umgewandelt wird. Vermutlich sind die Enzyme Phytoendesaturase (PDS), Zeta-Carotinisomerase (Z-ISO), ZetaCarotindesaturase (ZDS) und Carotinoidisomerase (CrtISO) für die Katalyse dieser Reaktionen verantwortlich. Die hierbei entstehenden Intermediate sind poly-cis-Isomere des ζ-Carotins und Neurosporins, allerdings liegt das gebildete Lycopin in all-trans-Konfiguration vor. Alternativ kann CrtI die Umwandlung von Phytoen zu Lycopin übernehmen. Dabei handelt es sich um eine Phytoendesaturase, welche zum Beispiel in Archaea, nicht-photosynthetischen Bakterien und in Pilzen vorkommt. Sie ist allein in der Lage, nacheinander mehrere Schritte zu katalysieren. Die mittels CrtI entstehenden Intermediate wie ζ-Carotin und Neurosporin sind all-trans-Isomere, wodurch sie sich grundlegend von der PDS der Pflanzen, Algen und Cyanobakterien unterscheidet (Sandmann, 2009). Die Enden des Lycopins werden mittels Lycopin-Zyklasen (LCYE/LCYB) zyklisiert, sodass nun α- und β-Carotin entstehen. Durch Einführung von molekularem Sauerstoff entsteht ausgehend von diesen beiden Produkten eine Vielzahl von Xanthophyllen.