Melanina

Micrografía del pigment melanina (material granular refractante a la llum — centre de l'image) en un melanoma pigmentado.

Micrografía de la epidermis, en la melanina marcada a l'esquerra.

La melanina (del grec antic μέλας (mélas) ‘negre, obscur’) és una família de biomoléculas organisades com oligómeros o polímero, que entre atres funcions proporcionen els pigments de molts organismes. Els pigments de melanina es produïxen en un grup especialisat de cèlules conegudes com melanòcits.

Existixen cinc tipos bàsics de melanina: eumelanina, feomelanina, neuromelanina, alomelanina i piomelanina. La eumelanina es produïx per mig d'un procés químic de vàries etapes conegut com melanogénesis, en el que a l'oxidació del aminoàcit tirosina li seguix la polimerisació. La eumelanina és el tipo més comú. La feomelanina, que es produïx quan els melanòcits funcionen mal per la derivació del gen al seu format recesivo, és un derivat de la cisteína que conté porcions de polibenzotiazina que són responsables en gran mida de la tenyida roig o groc que adquirixen alguns colors de pell o cabell. La neuromelanina es troba en el cervell. S'ha investigat la seua eficàcia en el tractament de trastorns neurodegenerativos com el Parkinson. La alomelanina i la piomelanina són dos tipos de melanina sense nitrogen.

En la pell humana, la melanogénesis s'inicia en l'exposició a la radiació ultravioleta (UV), lo que provoca el oscurecimiento de la pell. La eumelanina és un eficaç absorbent de la llum; el pigment és capaç de dissipar més del 99,9% de la radiació UV absorbida. Per esta propietat, es creu que la eumelanina protegix les cèlules de la pell dels danys causats per la radiació UVA i UVB, reduint el risc d'agotament de folato i degradació dérmica. L'exposició a la radiació UV s'associa a un major risc de melanoma maligne, un càncer de melanòcits (cèlules de melanina). Els estudis han demostrat una menor incidència de càncer de pell en individus en major concentració de melanina, és dir, en un to de pell més obscur.

Tipos de melanina

Eumelanina

Partix de la fòrmula estructural de la eumelanina. «(COOH)» pot ser COOH o H, o (més rarament) atres sustituyentes. La flecha indica on continua el polímero.

La eumelanina té dos formes lligades al 5,6-dihidroxiindol (DHI) i al àcit 5,6-dihidroxiindol-2-carboxílic (DHICA). La eumelanina derivada de el DHI és de color marró obscur o negre i insoluble, i la derivada de el DHICA és més clara i soluble en álcali. Abdós eumelaninas sorgixen de l'oxidació de la tirosina en orgànuls especialisats cridats melanosomas. Esta reacció està catalizada per l'enzima tirosinasa. El producte inicial, la dopaquinona, pot transformar-se en 5,6-dihidroxiindol (DHI) o àcit 5,6-dihidroxiindol-2-carboxílic (DHICA). El DHI i el DHICA es oxidan i polimerizan per a formar les dos eumelaninas.

En condicions naturals, la DHI i la DHICA a sovint copolimerizan, donant lloc a una gama de polímero de eumelanina. Estos polímero contribuïxen a la varietat de components de la melanina en la pell i el pèl humans, que van des de la feomelanina groc clar/roig a la eumelanina enriquida en DHICA marró clar i la eumelanina enriquida en DHI marró obscur o negre. Estos polímero finals diferixen en solubilidad i color.

L'anàlisis de la pell molt pigmentada (tipos V i VI en l'escala de Fitzpatrick) revela que la eumelanina DHI constituïx la major part, aproximadament un 60-70 %, seguida de la eumelanina DHICA, en un 25-35 %, i la feomelanina, només un 2-8 %. En particular, mentres que durant el bronzejada es produïx un enriquiment de la eumelanina DHI, este va acompanyat d'una disminució de la eumelanina DHICA i la feomelanina. Una chicoteta cantitat de eumelanina negra en absència d'atres pigments provoca l'aparició de canes. Una chicoteta cantitat de eumelanina en absència d'atres pigments provoca el pèl ros. La eumelanina està present en la pell, el pèl, etc.

Feomelanina

Partix de la fòrmula estructural de la feomelanina. «(COOH)» pot ser COOH o H, o (més rarament) uns atres sustituyentes. Les fleches indiquen on continua el polímero.

Les feomelaninas (o feomelaninas) conferixen una gama de colors que van del groguenc al rojós. Les feomelaninas es concentren especialment en els llavis, els peçons, el glant del pene i la vagina. Quan una chicoteta cantitat de eumelanina en el pèl (que d'un atre modo donaria lloc a un pèl ros) es mescla en la feomelanina, el resultat és un pèl anaranjado, que sol denominar-se «pelirrojo». La feomelanina també està present en la pell, per lo que els pelirrojo també solen tindre un to més rosat. L'exposició de la pell a la llum ultravioleta aumenta el contingut de feomelanina, de la mateixa manera que ocorre en la eumelanina; pero en lloc d'absorbir la llum, la feomelanina del pèl i la pell reflectix la llum entre groga i roja, lo que pot aumentar el dany causat per l'exposició a la radiació UV.

La producció de feomelanina depén en gran mida de la disponibilitat de cisteína, que es transporta al melanosoma i reacciona en la dopaquinona per a formar cis-dopa. A continuació, la cis-dopa sofrix vàries transformacions abans de formar la feomelanina. En térmens químics, les feomelaninas diferixen de les eumelaninas en que l'estructura del oligómero incorpora unitats de benzotiazina i benzotiazol que es produïxen, en lloc de DHI i DHICA, quan està present l'aminoàcit L-cisteína.

Neuromelanina

Artícul principal → Neuromelanina.

La neuromelanina (NM) és un pigment polimèric insoluble produït en poblacions específiques de neurones catecolaminérgicas del cervell. Els humans tenen la major cantitat de NM, que està present en menor cantitat en atres primats i totalment absent en moltes atres espècies. La funció biològica seguix sent desconeguda, encara que s'ha demostrat que la NM humana s'unix eficaçment a metals de transició com el ferro, aixina com a atres molècules potencialment tòxiques. Per lo tant, pot eixercitar un paper crucial en l'apoptosis i la malaltia de Parkinson relacionada.

Atres formes de melanina

Fins a la década de 1960, la melanina es classificava en eumelanina i feomelanina. No obstant, en 1955 es va descobrir una melanina associada a les cèlules nervioses, la neuromelanina. En 1972 es va descobrir una forma hidrosoluble, la piomelanina. En 1976 es va trobar en la naturalea la alomelanina, la quinta forma de les melanina.

Péptidomelanina

Micrografía SEM d'un conodióforo de Aspergillus niger (cep: melanoliber) que posseïx un gran número de chicotetes conidosporas (coloreadas). Estes espores lliberen péptidomelanina en el mig circumdant durant la germinació

Composició bioquímica de la péptidomelanina

La péptidomelanina és una atra forma hidrosoluble de melanina, que les espores germinades de Aspergillus niger (cep: melanoliber) secretan en el mig circumdant. La péptidomelanina es forma com un copolímer entre la L-DOPA eumelanina i péptidos curts que formen una «corona», responsables de la solubilidad de la substància. Les cadenes peptídicas estan unides a el polímero central de L-DOPA per mig d'enllaços peptídicos. Açò conduïx a un procés biosintético propost que implica la hidroxilación de péptidos tirosinilados formats a través de proteasas durant la esporogénesis, que després s'incorporen autoxidativamente a un polímero central de L-DOPA en creiximent.

Selenomelanina

És possible enriquir la melanina en seleni en lloc de sofre. Este anàlec de seleni de la feomelanina s'ha sintetisat en èxit per mig de rutes químiques i biosintéticas utilisant selenocistina com a matèria primera. Pel major número atómico del seleni, cal esperar que la selenomelanina obtinguda proporcione una millor protecció contra la radiació ionisant en comparació a les atres formes conegudes de melanina. Esta protecció s'ha demostrat en experiments de radiació en cèlules humanes i bactèries, lo que obri la possibilitat d'aplicacions en viages espacials.

Tricocromos

Els tricocromos (abans cridats tricosiderinas) són pigments produïts a partir de la mateixa via metabòlica que les eumelaninas i les feomelaninas, pero a diferència d'estes molècules tenen baix pes molecular. Es troben en alguns cabells rojos humans.

Humans

l'albinismo es produïx quan els melanòcits produïxen poca melanina. Esta chiqueta albina és de Papúa Nueva Guinea.

En els sers humans, la melanina és el principal determinant del color de la pell. També es troba en el pèl, el teixit pigmentado subjacent al iris de l'ull i l'estría vascular del oït intern. En el cervell, els teixits que contenen melanina són la mèdula i les neurones pigmentadas del tronc encefálico, com el locus cerúleo. També es troba en la zona reticular de la glándula suprarrenal.

La melanina de la pell és produïda pels melanòcits, que es troben en l'estrat basal de la epidermis. Encara que, en general, els sers humans posseïxen una concentració similar de melanòcits en la pell, els melanòcits d'alguns individus i grups ètnics produïxen cantitats variables de melanina. La proporció de eumelanina (74 %) i feomelanina (26 %) en la epidermis és constant independentment del grau de pigmentació. Alguns sers humans tenen molt poca o cap síntesis de melanina en els seus cossos, una condició coneguda com albinismo.

Ya que la melanina és un agregat de molècules components més menudes, existixen molts tipos diferents de melanina en distintes proporcions i patrons d'unió d'estes molècules components. Tant la feomelanina com la eumelanina es troben en la pell i el cabell humans, pero la eumelanina és la melanina més abundant en els sers humans, aixina com la forma més propensa a ser deficient en el albinismo.