Die Biosynthese des natürlichen Astaxanthins in Haematococcus pluvialis
Die Biosynthese der Terpene und damit auch der Carotinoide, erfolgt ueber Isopentenylpyrophosphat IPP und
Dimethylallylpyrophosphat DMAPP. Diese Molekuele werden von Lebewesen auf dem Mevalonat- oder dem Methylerythrolphosphat-Weg
biosynthetisch hergestellt. DMAPP entsteht durch das Enzym IPP-Isomerase aus IPP. Untersuchungen haben gezeigt, dass
in H. pluvialis die Synthese dieser Verbindungen ausschliesslich am Methylerythrolphosphatweg stattfindet.
Unter Mitwirkung der Enzyme Geranyltransferase, Farnesyltransferase und Geranylgeranylpyrophosphatsynthase (GGPS)
entsteht aus IPP und DMAPP ueber die Zwischenstufen Geranylpyrophosphat und Farnesylpyrophosphat, der Grundkoerper der
Diterpene, das Geranylgeranylpyrophosphat GGPP.
Den ersten spezifischen Schritt der Carotinoidsynthese stellt die Kondensation zweier GGPP-Einheiten, zum C40-Molekuel
16-trans-Phytoen, durch das Enzym Phyteonsynthase dar.
Durch den Einfluss von Phytoendesaturase entsteht ueber die Zwischenstufe Phytofluen, ζ-Carotin. Dieses wiederum
wird in analoger Weise durch die ζ-Carotindesaturase ueber das Zwischenprodukt Neurosporen zu Lycopin umgesetzt.
Lycopin ist uns als roter Farbstoff, z.B aus Tomaten und Hagebutten, bekannt.
Cyclisierungsreaktionen durch das Enzym Lycopincyclase fuehren zur Bildung von β-Carotin. Zwei weitere Enzyme
in H. pluvialis ermoeglichen die weitere Umsetzung dieses Stoffes zu Astaxanthin.
β-Carotinketolase fuehrt unter Bildung des Stoffes Canthaxanthin, zwei Ketogruppen an der Stellung 4 und 4' in
das β-Carotinmolekuel ein. Als Intermediat kommt es dabei zur Bildung von Echinenon.
Durch die Anbindung zweier Hydroxygruppen an den Positionen 3 und 3' des Canthaxanthins, durch das Enzym
Carotinhydroxylase, entsteht schlussendlich Astaxanthin. Als Intermediat tritt bei dieser Reaktion Adonixanthin auf.
