Melanin

Melanin – pigment (svijetla zrnca u centru slike) u pigmentiranom melanomu

Melanin (grč. μέλας - mèlas = crno, tamno) je široko upotrebljavani termin za jednu od grupa prirodnih pigmenata . Proizvodi se oksidacijom aminokiseline tirozina putem polimerizacije, u specijaliziranoj grupi ćelija poznatih kao melanociti. Sadržan je u velikom broju biljnih i životinjskih vrsta, kao i kod čovjeka. Kod životinja i čovjeka melanin se stvara u ćelijama melanocitima u koži, očima, kosi te stoga utiče na boju ovih tkiva. Postoje tri osnovna tipa melanina:

  • neuromelanin
  • eumelanin
  • feomelanin

Pri čemu je najčešći tip je eumelanin. Proizvodi se u „crnoj“ i „smeđoj“ varijanti. Feomelanin je cistein, a sadrži crveno-smeđe polimere benzotiazina i u velikoj mjeri je odgovoran za crvenu kosu i pjege . Neuromelanin se nalazi mozgu, a njegova funkcija je nejasna. U koži, proizvodnju melanina (melanogenezu) pokreće izlaganje UV zračenju, koje uzrokuje da koža vidno potamni. Melanin je efikasan apsorber svjetlosti, jer je pigment rasipa preko 99,9% od apsorbiranog UV zračenja.[1] Zbog ove sposobnosti, smatra se da melanin štiti ćelije kože od oštećenja DNK, smanjujući rizik od raka kože. Osim toga, iako je izlaganje UV zračenju je povezano s povećanim rizikom od malignog melanoma, proučavana raka melanocita su pokazala nižu stopu raka kože kod osoba s koncentraniranijim melaninom, odnosno tamnijim tonom kože. Ipak, odnos između pigmentacije kože i fotozaštite još uvijek nije razjašnjen.[2]

Čovjek

Albinizam se javlja kada melanociti proizvode jako malo ili nimalo melanina. Ovo je albino djevojčica sa Papua Nove Gvineje.

Kod ljudi, melanin je primarna odrednica boje kože, očiju, [[boja kose|kose] ikanala unutrašnjeg uha. Od unutrašnjih tkiva nalazi se u mozgu i moždanom stablu (substantia nigra , locus coeruleus, zona reticularis) i srži nadbubrežne žlijezde.

Melanin u koži proizvede melanociti koji se nalaze u baznom sloju (stratum germinativum) pokožice. Iako, općenito, ljudska bića posjeduju slične koncentracije melanocita u koži, melanociti nekih osoba, osobito iz nekih etničkih grupa češće ili rjeđe izražavaju pa neki i ljudi imaju vrlo malo ili nimalo melanina u njihovim tiijelima (albinizam). Pošto je melanin agregat manjih molekulskih komponenti, postoji mnogo različitih vrsta melanina s različitim proporcijama i različitim obrascima spajanja njihovih komponenti. Mada se i feomelanin i eumelanin se nalaze se u ljudskoj koži i kosi, eumelanin je najzastupljeniji ljudski melanin.

Eumelanin

Dio strukturne formule eumelanina. (COOH) može biti COOH ili H, ili (mnogo rjeđe) drugae zamjene. Strelica označava gdje se polimer nastavlja.

Dugo se misli da eumelaninske polimere čine brojni umreženi polimeri 5,6-dihidroksi indol (5,6-dihidroksi-indol (DHI) i 5,6-dihidroksi-indol-2 – karboksilnih kiselina (DHICA) polimera. Poznata su dva tipa: crna i smeđa. Crni melanin je tamniji od smeđe. Mala količina crnog eumelanina, u nedostatku drugih pigmenata, karakterizira sivu kosu. Mala količina smeđeg eumelanina, u nedostatku drugih pigmenata, uzrokuje plavu (blond) boku kose.

Feomelanin

Dio strukturne formule feomelanina. "(COOH)" može biti COOH ili H, ili (mnogo rjeđe) druge zamjene. Strelica označava nastavak polimera.

Feomelanin daje ružičaste do crvene nijanse pa se u posebno velikim količinama nalazi u crvenoj kosi.[3] Feomelanin je posebno koncentriran u usnama, bradavicama, glaviću penisa i vagini.[4] U hemijskim terminima, feomelanin se razlikuje od eumelanina u tome što su u njegovu oligomernu strukturu ugrađeni benzotiazin i benzothiazol[5] umjesto DHI i DHICA, kada je prisutna aminokiselina L-cysteine.

Neuromelanin

Neuromelanin (NM) je tamni polimerni pigment koga proizvode specifični kateholaminergični neuroni u mozgu ili u gornjoj vokalnom traci ili gornjoj glasnici. Ljudi imaju najviše neuromelanina, dok je njegova količina kod ostalih primata manja, a potpuno je odsutan kod drugih vrsta.[6] Međutim, njegova biološka funkcija ostaje nepoznata, iako je dokazano da se ljudski neuromelanin efikasno veže za tranzicijske metale, kao što su željezo i ostale potencijalno toksične molekule. Dakle, može igrati ključnu ulogu u apoptozama koje su i povezane sa Parkinsonovom bolešću.[7]

Ostali organizmi

Melanini imaju vrlo različite uloge i funkcije u različitim organizmima. Oblik melanina su i tinte mnogih glavonožaca , koje služe za odbranu od predatora. Melanini također štite mikroorganizme, kao što su bakterije i gljivice, od stresova koji uzrokuju oštećenja ćelija, pod uticajem UV zračenja i reaktivnih vrsta kisika. Melanin štiti i od oštećenja od visokih temperatura, hemijskih agenasa (kao što su teški metali i oksidujući agensi), ite od biohemijskih uticaja (kao što je odbrana domaćina protiv invazije mikroba).[8] Prema tome, u mnogim patogenim mikrobima (na primjer, kod gljivice Cryptococcus neoformans) izgleda da melanini igraju važnu ulogu u virulenciji i patogenosti, nakon imunog odgovora svojih domaćina. Za nekoliko minuta nakon infekcije, tokom formiranja kapsule u mikrob se oovije melaninom (melanizacija). Misli se da tokom formiranja ove kapsule, kao nusproizvode, stvaraju slobodne radikale, koji ubijaju.[9] Neke vrste gljivica, pod nazivom "radiotrofne gljive", čini se da bi mogle koristiti melanin kao fotosintetski pigment koji im omogućuje da uhvate gama zrake.[10] i koriste energiju za svoj rast.[11]

Melanin je značajan kod sisarskih vrsta.[12] Crno perje ptica potiče od melanina. Sadrži ga mnogo više nego bijelo perje ili ono koje sadrži druge pigmente kao što su karoteni.[13]

Ptičje oko je specijalizirani organ, bogat krvnim sudovima. Pecten oculi je također izuzetno bogat melaninom, za koji se misli da ima ulogu u apsorpciji svjetlosti na optičkom disku, a koristi ga za zagrijavanje oka. To opet može stimulirati oslobađanje hranjivih tvari iz pecten oculi do retine, preko staklastog tijela. U pigmentnom epitelu mrežnjače prisustne su velike količine melaninskih granula, što na njoj može minimizirati povratni lom svjetlosti .

Kod nekih miševa, melanin je nešto drugačije prirode. Na primjer, u Agouti miša, pojavljuje smeđa dlaka, zbog naizmjenične proizvodnje crnog eumelanina i žute varijante feomelanina . Dlake su zapravo povezanio crne i žute, a neto efekt je smeđa boja većine miševa. Neke genetičke nepravilnosti mogu proizvesti bilo potpuno crno ili potpuno žute miševe.

Hemijska struktura indol-5,6-kvinona

Melanine proizvode i biljke, kod kojih se se ponekad nazivaju katehol melanini jer oni mogu dati katehol na alkalne fuzije. To se često vidi u enzimskom posmeđivanju voća, kao što su banane. Biosinteze uključuje oksidaciju indol-5,6-kinona putem tirozinaze (polifenol oksidaze)] od tirozina i kateholamina vodie do formiranja katehol melanina. Unatoč tome, mnoge biljke sadrže komponente koje inhibiraju proizvodnju melanina.[14]

Također pogledajte

Reference

  1. ^ Meredith P, Riesz J (februar 2004). "Radiative relaxation quantum yields for synthetic eumelanin". Photochemistry and Photobiology. 79 (2): 211–6. doi:10.1111/j.1751-1097.2004.tb00012.x. PMID 15068035.
  2. ^ Brenner M, Hearing VJ (2008). "The protective role of melanin against UV damage in human skin". Photochemistry and Photobiology. 84 (3): 539–49. doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x. PMC 2671032. PMID 18435612.
  3. ^ V.Krishnaraj M.D. (2014): Skin Layers{{full|
  4. ^ http://www.metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=COMPOUND&object=CPD-12380
  5. ^ Greco G., Panzella L., Verotta L., d'Ischia M., Napolitano A . (april 2011). "Uncovering the structure of human red hair pheomelanin: benzothiazolylthiazinodihydroisoquinolines as key building blocks". Journal of Natural Products. 74 (4): 675–82. doi:10.1021/np100740n. PMID 21341762.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
  6. ^ Fedorow H., Tribl F., Halliday G., Gerlach M., Riederer P., Double K. L. (2005). "Neuromelanin in human dopamine neurons: comparison with peripheral melanins and relevance to Parkinson's disease". Prog Neurobiol. 75 (2): 109–124. doi:10.1016/j.pneurobio.2005.02.001. PMID 15784302.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
  7. ^ Double K. L. („006):. "Functional effects of neuromelanin and synthetic melanin in model systems". J Neural Transm. 113 (6): 751–756. doi:10.1007/s00702-006-0450-5. PMID 16755379.CS1 održavanje: dodatna interpunkcija (link)
  8. ^ Hamilton AJ, Gomez BL (1. 3. 2002). "Melanins in fungal pathogens". Journal of Medical Microbiology. 51 (3): 189–91. PMID 11871612. Arhivirano s originala, 11. 2. 2018. Pristupljeno 21. 11. 2014.
  9. ^ Cerenius L, Söderhäll K (1. 4. 2004). "The prophenoloxidase-activating system in invertebrates". Immunological Reviews. 198: 116–26. doi:10.1111/j.0105-2896.2004.00116.x. PMID 15199959.
  10. ^ Castelvecchi, Davide (26. 5. 2007). "Dark Power: Pigment seems to put radiation to good use". Science News. 171 (21): 325. doi:10.1002/scin.2007.5591712106.
  11. ^ Dadachova E, Bryan RA, Huang X; et al. (2007). "Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi". Plos One. 2 (5): e457. doi:10.1371/journal.pone.0000457. PMC 1866175. PMID 17520016. Eksplicitna upotreba et al. u: |author= (pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
  12. ^ Jimbow, K; Quevedo WC, Jr; Fitzpatrick, TB; Szabo, G (1. 7. 1976). "Some aspects of melanin biology: 1950-1975". The Journal of investigative dermatology. 67 (1): 72–89. PMID 819593.
  13. ^ Grande, Juan Manuel (2004). "The evolution of bird plumage colouration; a role for feather-degrading bacteria?". Ardeola. 51 (2): 375–83. doi:10.1007/s00114-008-0462-0. Nepoznati parametar |coauthors= zanemaren (prijedlog zamjene: |author=) (pomoć)
  14. ^ Kim, Y.-J.; Uyama, H. (15. 5. 2005). "Tyrosinase inhibitors from natural and synthetic sources: structure, inhibition mechanism and perspective for the future". Cellular and Molecular Life Sciences. 62 (15): 1707–1723. doi:10.1007/s00018-005-5054-y.