Was entscheidet auf biochemischer Ebene zwischen der Synthese von Eumelanin und Phäomelanin?
Lukaszeption
MC1R ist ein sehr bekanntes Gen, bei dem eine Loss-of-Function-Mutation die Synthese von blassem/rötlichem Phäomelanin anstelle von schwarzem/braunem Eumelanin verursacht. MC1R ist nur ein Rezeptor, der nicht direkt an der Synthese beteiligt ist. es beeinflusst die Expression und Transkription mehrerer wichtiger Enzyme für die Melaninsynthese (Tyrosinase, TYRP1, TYRP2).
In einer Studie ( Ito, 2003 ) schlugen sie vor, dass eine erhöhte Tyrosinaseaktivität und verringerte Cysteinspiegel die Synthese von Phäomelanin fördern würden. Da MC1R die Expression und Transkription von Tyrosinase kontrolliert, denke ich, dass hauptsächlich die erhöhte Tyrosinaseaktivität für die Entscheidung zwischen Eumelanin und Phäomelanin verantwortlich ist.
Die Frage ist, ob das richtig oder falsch ist oder ob wir es einfach noch nicht wissen.
Antworten (1)
Chris
Schauen wir uns zuerst den Weg an (diese Abbildung ist Abbildung 2 aus Referenz 1), der den grundlegenden Weg der Pigmentbiosynthese zeigt:
Der erste wichtige Schritt, die Oxidation der Aminosäure Tyrosin zu Dopachinon (DOPA) durch die Tyrosinase, ist für beide Wege (Eumelanin- und Phäomelanin-Produktion) gleich und geschwindigkeitsbestimmend.
Der wichtige Schritt ist der nächste: Entweder die Bildung von Cyclodopa (für Eumelanin) oder Cysteinyldopa (für Pheomelanin). Solange die Cysteinkonzentration im Melanozyten über 13 µM liegt (siehe Referenz 1), ist die Bildung von Phäomelanin begünstigt und biochemisch viel schneller als die Zyklisierung von DOPA.
Wenn hohe Tyrosinspiegel und normale bis niedrige Cysteinspiegel vorhanden sind, wird das Cystein irgendwann aufgebraucht sein und nur noch Eumelanin hergestellt werden.
Das Gegenteil passiert, wenn entweder viel Cystein oder wenig Tyrosin verfügbar ist. Es kommt auch vor, wenn das verfügbare Tyrosin bei geringer oder reduzierter Tyrosinase-Aktivität nicht zu DOPA oxidiert werden kann.
Und genau das passiert tatsächlich im Fall der MC1R-Mutation. MC1R ist ein Rezeptor auf den pigmentproduzierenden Zellen, der die Pigmentproduktion bei externen Signalen (wie UV-Strahlung auf die Haut) reguliert (siehe Referenz 2 für weitere Einzelheiten). Wenn es mutiert ist, ist es nicht oder viel weniger funktionsfähig, was zu viel weniger (oder keinen) Signalen an das nachgeschaltete Gen (MITF) führt, das die Enzyme für die Pigmentproduktion reguliert.
Niedrige Signale führen zu einer geringen Tyrosinaseproduktion, die dann nur noch wenig DOPA produzieren kann. Da die Cysteinvorräte der Zellen dann nicht erschöpft sind, wird nur Phäomelanin produziert, was dazu führt, dass Menschen mit MC1R-Mutationen rothaarig sind und helle Haut und Sommersprossen haben.
Verweise:
Wie beeinflusst TYRP1 die Synthese von schwarzem und braunem Eumelanin (auf biochemischer Ebene)?
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