Quy định và kích hoạt phytoene synthase, một enzyme chính trong tổng hợp carotenoid, trong quá trình quang hình thái

Trong quá trình quang hình thái ở thực vật bậc cao, sự gia tăng có phối hợp xảy ra trong hàm lượng chlorophyll và carotenoid. Mức độ carotenoid chịu sự kiểm soát của phytochrome, như được thể hiện qua việc điều chỉnh ánh sáng mức độ mRNA của phytoene synthase (PSY), enzyme đầu tiên trong con đường tổng hợp carotenoid. Chúng tôi đã điều tra mức độ protein PSY, hoạt động enzyme và vị trí topological trong quá trình quang hình thái. Kết quả cho thấy rằng mức độ protein PSY và hoạt động enzyme tăng lên trong quá trình loại bỏ etiolat và enzyme này được định vị ở màng thylakoid trong các bào quan chloroplast trưởng thành. Tuy nhiên, dưới một số điều kiện ánh sáng nhất định (ví dụ, ánh sáng đỏ xa), sự gia tăng mức độ mRNA và protein PSY không đi kèm với sự tăng cường hoạt động enzyme. Trong những điều kiện đó, PSY được định vị trong phần prolamellar body ở dạng chủ yếu không hoạt động enzyme. Việc chiếu sáng trên cây con được trồng trong bóng tối và/hoặc trong ánh sáng đỏ xa bằng ánh sáng trắng dẫn đến sự phân hủy của các cấu trúc này và sự tái định vị topological của PSY đến các thylakoid đang phát triển, dẫn đến việc kích hoạt enzym của nó. Cơ chế kích hoạt enzym phụ thuộc vào ánh sáng của PSY trong tổng hợp carotenoid chia sẻ những đặc điểm chung với sự điều chỉnh của NADPH:protochlorophyllide oxidoreductase, enzyme đầu tiên được điều chỉnh bởi ánh sáng trong quá trình tổng hợp chlorophyll. Cơ chế điều chỉnh được mô tả ở đây có thể góp phần vào việc đảm bảo sự gia tăng hàm lượng cả carotenoid và chlorophyll một cách điều phối theo không gian và thời gian.