Tetraterpene, auch bekannt als Karotinoide, besitzen die molekulare Formel C40H56 und zählen zu den Terpenen, da sie aus Isopreneinheiten zusammengesetzt sind. Ihre starke Ungesättigtheit macht sie besonders schwierig zu isolieren und zu reinigen. Tetraterpene sind in Pilzen, Bakterien und Pflanzen verbreitet und verantwortlich für die charakteristischen rot-, gelb- oder orangefarbenen fettlöslichen Pigmente in Pflanzen und Tieren. Ein bekanntes Tetraterpen ist Beta-Carotin, das zum gelben Pigment in Karotten beiträgt und für Säugetiere wichtig ist, da es ein Vorläufer für die Produktion von Vitamin A und anderen Terpenoiden ist, die für das Sehen essenziell sind.
Höher geordnete Terpene wie Tetraterpene können die Thermotoleranz erhöhen. Es wurde festgestellt, dass die Permeabilität der Thylakoidmembranen bei höheren Temperaturen zunimmt, was durch eine Steigerung der zyklischen Photophosphorylierung um das Photosystem II geschieht. Bei weiter ansteigenden Temperaturen kann das Photophosphorylierungssystem nicht mehr mit den entweichenden Protonen mithalten, was zu einem Abfall des transmembranen Gradienten und einer Verringerung der ATP-Synthese führt. Diese Ereignisse können potenziell zu einer Reduzierung des Aktivierungszustands von Rubisco aufgrund einer Hemmung der RuBP-Regeneration führen.
Im Bereich der Medizin sind Tetraterpene für die Entwicklung von antibakteriellen und antiparasitären Medikamenten bedeutsam, da der Syntheseweg für Tetraterpene beim Menschen nicht vorkommt. Dieser Weg beginnt mit den Schritten, die Pyruvat und D-Glycerinaldehyd-3-phosphat in DOXP umwandeln, katalysiert durch 1-Desoxy-D-Xylulose-5-Phosphat (DXS). Das Enzym 1-Desoxy-D-Xylulose-5-Phosphat-Reduktoisomerase (IspC) wandelt DOXP in MEP um. MEP reagiert dann mit CTP, um 4-Diphosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol zu erzeugen. In dieser Reaktion wird ein Phosphat freigesetzt und mit ATP-abhängigem IspE umgewandelt in 4-Diphosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol-2-Phosphat und ADP. Anschließend reagiert es mit dem Enzym IspF, um 2C-Methyl-D-Erythritol-2,4-Cyclodophosphat zu erzeugen. Im letzten Schritt, der am wenigsten verstanden ist, erzeugen die Enzyme IspG und IspH durch eine Zweielektronenreduktion die beiden Produkte IPP und DMAPP. Der Weg wird durch Feedbackschleifen innerhalb des Weges oder durch Effektormoleküle reguliert, die die Genexpression oder nachgeschaltete Aktivitäten beeinflussen.
Höher geordnete Terpene wie Tetraterpene können die Thermotoleranz erhöhen. Es wurde festgestellt, dass die Permeabilität der Thylakoidmembranen bei höheren Temperaturen zunimmt, was durch eine Steigerung der zyklischen Photophosphorylierung um das Photosystem II geschieht. Bei weiter ansteigenden Temperaturen kann das Photophosphorylierungssystem nicht mehr mit den entweichenden Protonen mithalten, was zu einem Abfall des transmembranen Gradienten und einer Verringerung der ATP-Synthese führt. Diese Ereignisse können potenziell zu einer Reduzierung des Aktivierungszustands von Rubisco aufgrund einer Hemmung der RuBP-Regeneration führen.
Im Bereich der Medizin sind Tetraterpene für die Entwicklung von antibakteriellen und antiparasitären Medikamenten bedeutsam, da der Syntheseweg für Tetraterpene beim Menschen nicht vorkommt. Dieser Weg beginnt mit den Schritten, die Pyruvat und D-Glycerinaldehyd-3-phosphat in DOXP umwandeln, katalysiert durch 1-Desoxy-D-Xylulose-5-Phosphat (DXS). Das Enzym 1-Desoxy-D-Xylulose-5-Phosphat-Reduktoisomerase (IspC) wandelt DOXP in MEP um. MEP reagiert dann mit CTP, um 4-Diphosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol zu erzeugen. In dieser Reaktion wird ein Phosphat freigesetzt und mit ATP-abhängigem IspE umgewandelt in 4-Diphosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol-2-Phosphat und ADP. Anschließend reagiert es mit dem Enzym IspF, um 2C-Methyl-D-Erythritol-2,4-Cyclodophosphat zu erzeugen. Im letzten Schritt, der am wenigsten verstanden ist, erzeugen die Enzyme IspG und IspH durch eine Zweielektronenreduktion die beiden Produkte IPP und DMAPP. Der Weg wird durch Feedbackschleifen innerhalb des Weges oder durch Effektormoleküle reguliert, die die Genexpression oder nachgeschaltete Aktivitäten beeinflussen.
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