Jabarkan Biosintesis dari Karotenoid

Biosintesis karotenoid telah banyak dipelajari dan diketahui dengan cukup baik. Sebagai salah satu bentuk isoprenoid (senyawa-senyawa turunan isoprena), pembentukan karotenoid pada tumbuhan terjadi melalui jalur MEP, suatu cabang siklus Calvin, yang berlangsung secara lokal di plastida.

Jalur MEP (2-C-metil-D-eritriol 4-fosfat) diawali dengan reaksi antara asam piruvat (empat atom karbon, 4C) dan gliseraldehida-3-fosfat (3C) yang dikendalikan oleh enzim sintase DXS dan reduktoisomerase DXR. Rangkaian reaksi selanjutnya membentuk dua bentuk kerangka isoprena difosfat (isopentenildifosfat, IPP dan dimetilalildifosfat, DMAPP). Aktivitas enzim GGDP-sintase akan mengondensasi tiga molekul IPP dan satu molekul DMAPP membentuk geranilgeranildifosfat (GGDP).

Karotenoid dibentuk dari aktivitas enzim fitoena sintase (phytoene synthase) yang disintesis oleh keluarga gen phytoenesynthase (psy) yang menggabungkan dua GGDP membentuk fitoena dan dua pirofosfat. Tahap pertama ini diketahui berlaku umum, baik untuk tumbuhan, alga, maupun bakteri.

Selanjutnya fitoena akan digarap oleh enzim yang berbeda-beda membentuk likopena, ada yang langsung, seperti pada bakteri Erwinia uredovora oleh gen carotene isomerase, crtI, maupun yang tidak langsung, seperti pada kebanyakan tumbuhan, melalui pembentukan senyawa antara zeta-karotena.

Likopena akan digarap oleh enzim siklase membentuk alfa- dan beta-karotena. Alfa-karotena dapat terhidroksilasi menjadi lutein, sedangkan beta-karotena terhidroksilasi membentuk zeaxantin. Zeaxantin dapat terketonasi menjadi kantaxantin dan astaxantin, serta dapat terepoksi membentuk violaxantin. Salah satu produk degradasi violaxantin adalah asam absisat, suatu fitohormon.

Biosintesis karotenoid telah dimanfaatkan dalam pembentukan Golden Rice, suatu beras hasil rekayasa genetik yang dapat menghasilkan sendiri beta-karotena sehingga berasnya berwarna kekuningan.