Melanin

Melanin ist ein hochmolekulares Farbstoffpolymer aus Dihydroxyindol (DHI), Dihydroxyindol-Carboxylsäure (DHICA) und Metallionen. Es entspricht dem dominanten Hautfarbstoff.

Einteilung:
Es gibt zwei verschiedene Arten des Melanins; Eumelanin und Phäomelanin.
Eumelanin ist braun-schwarz, hat eine große Dichte, wirkt photoprotektiv und ist nicht wasserlöslich.
Phäomelanin ist gelb-rot, hat eine mittlere Dichte, bildet bei Photo-Einfluss O2-Radikale, enthält Schwefel und ist alkalisch.
Das individuelle Verhältnis von Eumelanin und Pheomelanin bestimmt den Hauttyp und somit den eigenen Lichtschutz.

Synthese:
Melanin wird in den Melanosomen gebildet, gespeichert und transportiert. Dies sind intrazelluläre Organellen der Melanozyten.

Die Melanozyten stimulierenden Hormone (MSH) werden im Hypot5halamus bzw. Hypophysenzwischenlappen gebildet.
Alpha-MSH entsteht durch proteolytische Spaltung aus Proopiomelanocortin (POMC) und induziert Eumelanin.
Die Genexpression von POMC ist UV-induziert.
Über G-Protein gekoppelte Melanocortinrezeptoren (MCR-1) wirkt MSH an den Melanozyten und stimuliert sowohl die Melaninproduktion als auch den Transport der Melanosome in Richtung Zellperipherie.
MSH kann durch Melanostatin gehemmt werden.

UV-Strahlung ist der Stimulator der Melaninbiosynthese;
In den Keratinozyten führt sie zu einer Sezernierung parakriner Botenstoffe wie z.B. Adrenocorticotropin (ACTH) und zu einer vermehrten Genexpression von MCR-1.
Über Diacylglycerol (DAG) und Proteinkinase C-beta (PKC-beta) wirdTyrosinase phosphoryliert und somit aktiviert.

Die Vorstufen des Melanins sind Tyrosin bzw. Phenylalanin.
Durch die Wirkung des alpha-MSH wird zunächst das Tyrosin durch Tyrosinase zu Dihydroxyphenylalanin (DOPA)  hydroxyliert.
DOPA wird durch die Tyrosinase weiter zu DOPAquinone hydroxyliert. Für die Hydroxylierungen ist Vitamin C erforderlich.
Aus DOPAquinone entsteht Phäomelanin und über weitere Schritte auch das Eumelanin.
Wichtige Proteine für die Melaninsynthese sind neben der Tyrosinase die
Tyrosinase-related Proteine (TRP) 1 und 2.
Auch p-Proteine, AIM und OA-1 spielen eine Rolle bei der Synthese.
Eine Mutation der entsprechenden Gene kann sich in Albinismus äußern.
Der Transport des Melanins erfolgt über Melaningranula durch Ausläufer der Melanozyten zu den Keratinozyten.
Die Keratinozyten nehmen die kompletten Melanosomen auf und transportieren die Granula zum Kernpol, wo sie das genetische Material vor UV-Strahlung schützt, indem sie die Strahlungsenergie zu 99,9% in Wärme umwandelt.