「にんじんを食べなさい、さもないと盲目になりますよ！」子供の頃に受けたこの警告の生化学的な根拠は、私たちの目が光を吸収する色素を作るのにレチナール（retinal）、ビタミンA（vitamin A）が必要なことにある。残念ながら、私たちの細胞はこれらを自分で作ることはできず、食事から摂取しなければならない。私たちは通常２種類の方法で日々のビタミンAを摂取している。レチナールまたはその類似分子は、肉を食べた時に直接摂取される。その代わりに、簡単にレチナールに変換される分子を食べることもできる。これが先ほどのにんじんの話の始まりである。にんじんはβ-カロテン（beta-carotene）を豊富に含み、私たちの細胞はβ-カロテンを２つに分解して２分子のレチナール分子を作る。

色彩豊かなカロテノイド

にんじんややその他橙黄色の野菜が持つ鮮やかな色はβ-カロテンなどのカロテノイド（carotenoid）分子に起因している。カロテノイドは長くて薄い分子で、炭素間二重結合が連なった部分を持っている。この二重結合が光を吸収してカロテノイドに特徴的な黄色い色を生み出している。何百種類ものカロテノイドが様々な植物で見つかっており、花、葉、実、そして根の色づけにさえ用いられている。カロテノイドは植物にとっても、植物を食べる人々にとっても非常に有用で、植物では光合成（photosynthesis）において光を吸収するクロロフィル（chlorophyll）分子を助けている。また光の量が危険なレベルに達したときに過剰な光を吸収する役目も果たしている。一方私たちの網膜（retina）には、目を傷つけうる過剰な光から目を保護するルテイン（lutein）などのカロテノイドが含まれている。またカロテノイドは活性酸素を除去する抗酸化物質としても働き、私たちの持つ分子機械を傷つける前に破壊してしまう。

粉々になったカロテノイド

カロテノイドは様々な役に立つ化合物を作るための開始材料を提供する。植物の場合、カロテノイドは小さな断片へと分解され、ホルモンとして働いたり、心地よい花の香りを伴う小さくて揮発性の化合物を作ったりする。私たちの細胞の場合、カロテノイドは分解されてビタミンAまたはレチナールとなり、視物質（visual pigment）を作るのに用いられたり、組織における細胞の成長（growth）や分化（specialization）を制御する信号分子として使われたりする。これら分解反応の多くはカロテノイド酸素添加酵素（carotenoid oxygenase）によって行われる。この酵素は切断を行うのに酸素分子を使う。

カロテノイドの切断

カロテノイド酸素添加酵素は、カロテノイド分子を深い窪みの中にとらえ、酸素を使って２つの断片へと切断する。鉄イオン（iron ion）がこの反応を助けており、酸素を適切な場所に置いて活性化するようにしている。ここに示した酵素（PDBエントリー 2biw）はシアノバクテリア（cyanobacteria）から得られたもので、様々なカロテノイドを酵素の中央にある結合で分解する。私たちが持つ酵素の場合、中央でβ-カロテンが分解されて、２分子のレチナールができる。なお、カロテノイド酸素添加酵素に関して遺伝的視点からみた追加情報が欧州バイオインフォマティクス研究所（EBI）の「今月のタンパク質」で提供されている。