Phytoen-Desaturase
Die Phytoen-Desaturase (PDS) ist ein wichtiges Enzym im Stoffwechselweg der Carotinoid-Biosynthese bei Pflanzen, Algen und einigen Bakterien. Sie katalysiert die Umwandlung von Phytoen, einem farblosen Carotinoid, zu ζ-Carotin durch die Einführung von Doppelbindungen in die Kohlenstoffkette des Moleküls. Dieser Schritt ist essentiell für die Bildung farbiger Carotinoide wie Lutein, Zeaxanthin und Beta-Carotin, die in der Photosynthese, als Antioxidantien und bei der Anpassung an abiotischen Stress eine zentrale Rolle spielen.
Das Enzym gehört zur Gruppe der Oxidoreduktasen und nutzt molekularen Sauerstoff oder plastidäre Elektronentransportketten, um die Desaturierung zu ermöglichen. Die Aktivität der Phytoen-Desaturase ist entscheidend für die Regulation der Carotinoidproduktion, die sowohl für die Stabilität der Photosysteme als auch für die Pflanzengesundheit und -entwicklung notwendig ist.
In der biotechnologischen und molekularbiologischen Forschung wird das PDS-Gen häufig als Ziel in Genome Editing-Technologien wie CRISPR-Cas genutzt. Aufgrund seiner sichtbaren phänotypischen Auswirkungen bei Mutationen (zum Beispiel das Auftreten von bleichen oder weißen Pflanzenbereichen aufgrund des Verlusts von Carotinoiden) dient es als Marker zur Validierung von Genomeditierungen. Zudem wird das PDS-Gen in der Virus-Induzierten Gen-Silencing (VIGS)-Technologie verwendet, um die Effizienz des Silencing-Prozesses zu überprüfen.
Darüber hinaus ist die Hemmung der Phytoen-Desaturase durch bestimmte chemische Substanzen, wie beispielsweise Norflurazon, ein bekanntes Prinzip in der Unkrautbekämpfung. Solche Hemmstoffe blockieren die Carotinoid-Synthese, was zu einer Zerstörung des Chlorophylls durch photooxidativen Stress führt und letztlich das Absterben der Pflanze verursacht. Die Phytoen-Desaturase ist daher sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der angewandten Pflanzenwissenschaft ein zentraler Fokuspunkt.