キサントフィル

キサントフィル（元々はフィロキサンチン）は、自然界に広く存在する黄色の色素で、カロテノイドグループの2つの主要な区分の1つを形成します。もう1つの区分はカロテンによって形成されます。名前はギリシャ語のxanthos（ξανθός）（「黄色」を意味する）^[1]とphyllon（φύλλον）（「葉」を意味する）^{[2]に由来しており、}葉の色素の初期のクロマトグラフィーで見られる黄​​色の帯を形成することに由来しています。

キサントフィルとカロテンはどちらもカロテノイドなので構造が似ていますが、キサントフィルには酸素原子が含まれるのに対し、カロテンは酸素を含まない純粋な炭化水素です。キサントフィルは酸素を多く含むため、分子構造上カロテンよりも極性が高く、多くの種類のクロマトグラフィーでカロテンと分離されます。(カロテンは通常、キサントフィルよりもオレンジ色が強いです。) キサントフィルは、エポキシドを形成するための橋渡しとして働く場合、酸素をヒドロキシル基として、および/または酸素原子に置換された水素原子として提示します。

他のカロテノイドと同様に、キサントフィルはほとんどの緑色植物の葉に最も多く含まれており、光エネルギーを調節する働きがあり、おそらく光合成において高光レベルで過剰生成される三重項クロロフィル（クロロフィルの励起形態）を処理するための非光化学的消光剤として機能しています^[要出典]。人間を含む動物の体内や食事中の動物性製品に含まれるキサントフィルは、最終的には食事中の植物源に由来します。たとえば、鶏卵の黄身、脂肪、皮の黄色は、摂取したキサントフィル（主にルテイン）に由来し、この目的で鶏の飼料に添加されます 。

人間の目の網膜にある黄斑（文字通り、黄色い斑点）の黄色は、ルテインとゼアキサンチンの存在によるものです。繰り返しますが、これらの特定のキサントフィルの両方が人間の目に存在するためには、人間の食事から摂取する必要があります。これらはイオン化光（青色光と紫外線）を吸収して目を保護しますが、キサントフィルはレチナール（レチナールアルデヒドまたはビタミンAアルデヒドとも呼ばれる）に変換できないため、視覚のメカニズム自体には機能しません。黄斑におけるそれらの物理的配置は、偏光の知覚を可能にする内視現象であるハイディンガーのブラシの原因であると考えられています。

キサントフィルのグループには、ルテイン、ゼアキサンチン、ネオキサンチン、ビオラキサンチン、フラボキサンチン、α-およびβ-クリプトキサンチン（その他多数の化合物を含む）が含まれる。最後の化合物は、β-イオノン環を含む唯一の既知のキサントフィルであり、したがって、β-クリプトキサンチンは、哺乳類に対してプロビタミンA活性を持つことが知られている唯一のキサントフィルである。それでも、β-イオノンを含むカロテノイドからレチナールを生成する酵素を持つ草食哺乳類にのみビタミンである（一部の肉食動物はこの酵素を欠いている）。哺乳類以外の種では、特定のキサントフィルが、視覚に直接作用するヒドロキシル化レチナール類似体に変換される可能性がある。たとえば、特定のハエを除いて、ほとんどの昆虫は視覚活動に 3-ヒドロキシレチナールのキサントフィル由来の R 異性体を使用します。つまり、β-クリプトキサンチンやその他のキサントフィル (ルテインやゼアキサンチンなど) は昆虫にとって視覚的な「ビタミン A」の形態として機能する可能性がありますが、カロテン (ベータカロテンなど) は機能しません。

キサントフィル回路は、キサントフィル（ビオラキサンチン、アンテラキサンチン、ジアジノキサンチンなど）からエポキシ基を酵素的に除去して、いわゆる脱エポキシ化キサントフィル（ジアトキサンチン、ゼアキサンチンなど）を生成する。これらの酵素回路は、光合成反応中心に到達するエネルギー量を減らすメカニズムである非光化学的消光によって、集光性アンテナタンパク質内のエネルギー散逸を促進する上で重要な役割を果たすことがわかった。非光化学的消光は、光阻害を防ぐ主な方法の1つである。^[3] 高等植物には、キサントフィル回路で活性な3つのカロテノイド色素、ビオラキサンチン、アンテラキサンチン、ゼアキサンチンがある。光ストレス下では、ビオラキサンチンは中間体アンテラキサンチンを経てゼアキサンチンに変換（還元）され、脂質保護抗酸化剤として作用し、集光性タンパク質内の非光化学的消光を刺激することで直接的な光保護の役割を果たす。ビオラキサンチンからゼアキサンチンへのこの変換は、酵素ビオラキサンチンデエポキシダーゼ（EC 1.23.5.1）によって行われ、逆反応、すなわち酸化はゼアキサンチンエポキシダーゼ（EC 1.14.15.21）によって行われる。^[4]

珪藻類と渦鞭毛藻類では、キサントフィルサイクルはジアジノキサンチン色素で構成されており、これは強光条件下でジアトキサンチン（珪藻類）またはジノキサンチン（渦鞭毛藻類）に変換されます。 ^[5]

ライトら（2011年2月）は、「ほうれん草ではゼアキサンチンの増加がビオラキサンチンの減少を上回っているようだ」と指摘し、この矛盾は「ベータカロチンからゼアキサンチンが合成される」ことで説明できるとコメントしたが、この仮説を検証するにはさらなる研究が必要だと指摘した。^[6]

キサントフィルは、すべての若い葉と黄化した葉に含まれています。ルテインジエステルを含むパパイヤ、桃、プルーン、カボチャなど、キサントフィルを豊富に含む他の食品には、ルテインジエステルが含まれています。 ^{[7] [8] [9]} ケールには100gあたり約18mgのルテインとゼアキサンチンが含まれており、ほうれん草には約11mg/100g、パセリには約6mg/100g、エンドウ豆には約3mg/110g、カボチャには約2mg/100g、ピスタチオには約1mg/100gが含まれています。^[10]

• Demmig-Adams, B & WW Adams、2006年。生態学的文脈における光防護：熱エネルギー散逸の驚くべき複雑さ、New Phytologist、172：11–21。

• 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のキサントフィル