Melaniin

Allikas: Vikipeedia
Melaniini pigment (teraline moodustis – pildi keskel) pigmenteeritud melanoomis.
Melanotsüütide paigutus nahas.
Inimeste nahavärvused R. Biasutti järgi (andmed kogutud enne 1940. aastat). Tulemused võivad olla ekslikud paljude Aasia piirkondade puhul, kus inimeste nahavärvus on pigem tumedam, kui kaardilt võib välja lugeda.

Melaniin on rasvlahustuv looduslik pigment, mida leidub enamikus organismides (ämblikud on üks vähestest rühmadest, kellest ei ole leitud melaniini).

Inimese nahk on paratamatult ultraviolettkiirgusele paljastatud, mis mõjutab paljude rakutüüpide ellujäämist ja funktsioneerimist ning mida loetakse peamiseks nahavähi esilekutsujaks. [1] Usutakse, et naha pigmentatsioon on olulisim footonite eest kaitsev faktor, kuna melaniin täidab peale UV-kiirguse absorbeerimise ka antioksüdandi rolli. Ultraviolett-B kiirguse toimel tekib ka D3-vitamiin. Päikese käes olev nahk toodab melaniini, põhjustades päevituse nahal. Paljud epidemioloogilised uuringud on näidanud väiksemat nahavähki haigestumise võimalust inimestel, kelle organismis on rohkem kontsentreeritud melaniini.[2] Melaniin jaotatakse kolmeks põhiliseks tüübiks: eumelaniin, feomelaniin ja neuromelaniin. Kõige tavalisem bioloogiline tüüp on eumelaniin, polümeer, mis koosneb süsivesinikjääkidest. Feomelaniin on tsüsteiini sisaldav punakaspruun polümeer, mis vastutab suuresti punaste juuste ning tedretähnide eest. Neuromelaniin esineb enamasti ajus, kuid tema funktsioon on seni teadmata. Melaniini tootmist inimese nahas nimetatakse melanogeneesiks, mis võimaldab melaniinil hajutada enam kui 99,9% absorbeeritavast UV-kiirgusest soojusena [3]. See ennetab kiirguse kahjustusi, mis põhjustavad naha vähkkasvajate väljakujunemist.

Inimesed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Inimestes on melaniin esmatähtis nahavärvi otsustav tegur. Seda leidub ka juustes,silma iirise all olevas pigmenteeritud koes, ajus. Nahas sisalduvat melaniini toodavad melanotsüüdid, mis asetsevad naha alumises kihis. Kuigi üldiselt inimkonnal on ühesugune kogus melanotsüüte, siis mõningatel indiviididel ja rahvastel ekspresseerivad melanotsüüdid erineva sagedusega melaniini tootvaid geene. Mõningatel üksikutel loomadel ja inimestel on väga väike või üldse puudulik melaniini süntees kehas. Sellist konditsiooni nimetatakse albinismiks. Kuna melaniin on väiksematest molekulidest koosnev agregaat, on olemas mitu erinevat tüüpi melaniini, mis erinevad üksteisest nende väiksemate molekulide koguse ja seostumisomaduste poolest. Feomelaniin ja eumelaniin asuvad inimese nahas ning juustes, kuid eumelaniin on kõige sagedam melaniin inimestes, seega on kõige tõenäolisemalt puuduv vorm albinismi puhul.

Eumelaniin[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eumelaniini keemilise struktuuri osa. Nool näitab polümeeri jätkumiskohta.

Eumelaniini polümeerid sisaldavad võrkjalt seostunud 5,6-dihüdroksüindooli (DHI) ja 5,6-dihüdroksüindool-2-happe (DHICA) polümeere. Neid kahte tuntakse ka vastavalt musta ja pruuni melaniinina. Väike kogus musta eumelaniini teiste pigmentide puudumisel põhjustab karvade halliks muutumist. Väike kogus pruuni eumelaniini teiste pigmentide puudumisel põhjustab kollast (blondi) karvade värvi.

Feomelaniin[muuda | redigeeri lähteteksti]

Feomelaniini keemilise struktuuri osa. Nool näitab polümeeri jätkumiskohta.

Feomelaniin edastab roosat kuni punast värvitooni, seega leidub seda eriti suurtes kogustes punastes karvades.[4] Feomelaniin on eriti kontsentreeritud huultes, nibudes ning suguelundite osades.[5] Keemilisest vaatenurgast erineb feomelaniin eumelaniinist selle poolest, et oligomeeri struktuurid sisaldavad bensoetiasiini ja bensoetiasooli ühikuid [6] DHI ja DHICA asemel, mida toodetakse aminohappe L-tsüsteiini juuresolekul.

Neuromelaniin[muuda | redigeeri lähteteksti]

Neuromelaniin on tume polümeerne pigment, mida toodetakse ajus spetsiifilist liiki neuronites. Inimestele kuulub suurim neuromelaniini kogus, primaatidel on väiksem kogus ning täielikult puudub see madalamatel liikidel.[7] Ometi on tema bioloogiline funktsioon teadmata, kuigi inimeste neuromelaniin teadaolevalt seob efektiivselt siirdemetalle, nagu nt raud, aga ka teisi, potentsiaalselt mürgiseid molekule. Seega võib neuromelaniin mängida suurt rolli apoptoosis ja päritava Parkinsoni tõve seisukohalt.[8]

Teised organismid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Melaniin omab mitmesuguseid rolle ja funktsioone erinevates organismides. Ühest melaniini vormidest moodustub tint, mida kasutavad paljud peajalgsed kaitsemehhanismina kiskjate eest. Melaniin kaitseb ka mikroorganisme, nagu bakterid ja seened, rakukahjustusi põhjustavate nähtuste eest, nagu seda on UV-kiirgus. Samuti kaitseb melaniin kahjustuste eest, mida põhjustavad kõrge temperatuur, keemilised kahjustused (nt raskemetallid ja oksüdeerivad ühendid) ja biokeemilised ohud.[9] Seega mängib melaniin paljudes patogeensetes mikroobides tähtsat rolli virulentsuses, kaitstes mikroobe peremeesorganismi immuunvastuste eest. Selgrootutes kaasab suur osa kaasasündinud immuunsussüsteemi reageerimisest ründavate patogeenide eest melaniini. Vaid minuteid peale nakatumist surutakse mikroob kokku melaniini ning sellise kapseldumise käigus toodetud vabade radikaalsete kõrvalproduktide moodustumist seostatakse nende tapmisega.[10] Mõningad seened on võimelised kasutama melaniini fotosünteetilise pigmendina, mis võimaldab neil gammakiirgust [11] püüda ning kasutada kiirguse energiat enda kasvuks.

Lindude suled on mustad tänu melaniinile ning neid on palju lihtsam bakteritel lagundada, kui seda on valget värvi suled või ka teisi pigmente, nagu karoteene, sisaldavad suled.[12]

Mõnedes hiirtes kasutatakse melaniini erinevalt. Näiteks aguuti hiirtel on karvad pruunid eumelaniini ja feomelaniini vahelduva tootmise pärast. Karvad on tegelikult vaheldumisi mustad ja kollased, andes kokku näilise pruunika värvuse enamikul hiirtel. Mõnede geneetiliste irregulaarsuste tagajärjel on ka täielikult mustade ja täielikult kollaste karvadega hiiri.

Biosünteetilised rajad[muuda | redigeeri lähteteksti]

L-türosiin
L-DOPA
L-dopakinoon
L-leukodopakroom
L-dopakroom

Raja esimest sammu mõlema eumelaniini ja feomelaniini jaoks katalüüsib türosiin:

TürosiinDOPA→dopakinoon

Dopakinoon on võimeline kombineeruma tsüsteiiniga kahte teed pidi, moodustades bensoetiasiine ja feomelaniini.

Dopakinoon + tsüsteiin → 5-S-tsüsteinüüldopa → bensoetiasiini intermediaat → feomelaniin
Dopakinoon + tsüsteiin → 2-S-tsüsteinüüldopa → bensoetiasiini intermediaat → feomelaniin

Teise võimalusena, dopakinooni saab muuta leukodopakroomiks ning järgneb jällegi kaks võimalikku teed eumelaniini moodustumiseni.

Dopakinoon → leukodopakroom → dopakroom →5,6-dihüdroksüindool-2-hape →kinoon →eumelaniin
Dopakinoon → leukodopakroom → dopakroom →5,6-dihüdroksüindool →kinoon →eumelaniin

Detailsed metaboolsed rajad on võimalik leida KEGG andmebaasist. [13]

Mikroskoopiline väljanägemine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Melaniin on pruun ning õhukeselt teraline omades läbimõõtu vähem kui 800 nanomeetrit. Selle omaduse põhjal eristatakse melaniini harilikest vere pigmentidest, mis on suuremad, kämbulised ning varieeruvad värvuse poolest (rohelisest kollaseni või punakaspruun). Raskesti pigmenteerunud haiguskolletes võivad tihked melaniini agregaadid omada segaseid histoloogilisi ehitusi. Lahjendatud kaltsiumpermanganaadi lahus on efektiivne melaniini pleegitaja.

Geneetilised häired ja haigusseisundid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Melaniinipuudust seostatakse juba pikemat aega mitmete geneetiliste anomaaliatega ja haigusseisunditega.

On olemas umbkaudu üheksa erinevat tüüpi albinismi, mis on enamuselt autosoomsed retsessiivsed häired. Kõige tüüpilisem on näiteks OCA2 (ingl. k. oculocutaneous albinism type 2), mis on eriti sage Aafrika päritoluga inimeste seas. See on autosoomne retsessiivne häire, mida kirjeldab melaniini pigmendi puudumine nahas, juustes ja silmades. OCA2 hinnanguline sagedus aafrika-ameeriklaste seas on 1 inimene 10 000 kohta, kui valgenahaliste ameeriklaste seas on neid 1 inimene 36 000 kohta.[14] Mõningatel Aafrika rahvastel on häire sagedus isegi suurem, nimelt 1 inimene 2000–5000 inimese kohta.[15] Veel üks vorm albinismist (ingl. k. yellow oculocutaneous albinism) on osutunud valdavaks amišite seas, kes on Šveitsi ja Saksa päritoluga. Inimestel, kellel on selline häire, on sündides valgete juuste ja nahaga, kuid lapseeas areneb kiiresti välja normaalse naha värvus.[15]

Okulaarne albinism ei mõju ainult silma pigmentatsioonile aga ka nägemise teravusele. Lisaks on surmaga seotud kaks vormi albinismi, sagedusega umbes 1 inimene 2700 Puerto Rico päritoluga inimese kohta. Surma võimalus on suur ka Hermansky-Pudlaki- ja Chediak-Higashi sündroomi põdevate inimeste seas.[15] Melaniini puudumise roll on aga nende häirete puhul veel uurimisel.

Seos albinismi ning kurtuse vahel on hästi tuntud, kuid vähe arusaadav. 1859. aastal oma uurimistöös "Liikide päritolust" vaatles Charles Darwin, et kassid, kes on täielikult valged ning siniste silmadega, on tavaliselt kurdid.[16] Inimestes naha värvuse ja kuulmise kaotamine esinevad koos Waardenburgi sündroomi puhul. On huvitav, et sarnaseid jooni albinismi ja kurtuse koosesinemisega on leitud ka teistes imetajates nagu koerad ja närilised. Ometi ei ole melaniini puudus otseselt kurdiks jäämise põhjuseks, kuna enamik indiviide, kellel puudub melaniini sünteesivad ensüümid kuulevad normaalselt. Nahal, eriti heledal, moodustuvad tedretähnid ja sünnimärgid seal, kus on kõrge melaniini kontsentratsioon.


Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Made in His Image: Melanin, the Sunblock That's Just Skin Deep
  2. "The Protective Role of Melanin Against UV Damage in Human Skin". Välja otsitud 5 September 2013. 
  3. Meredith P, Riesz J (February 2004). "Radiative relaxation quantum yields for synthetic eumelanin". Photochemistry and photobiology 79 (2): 211–6. doi:<0211:RCRQYF>2.0.CO;2 10.1562/0031-8655(2004)079<0211:RCRQYF>2.0.CO;2. ISSN 0031-8655. PMID 15068035. 
  4. V.Krishnaraj, M.D, Skin Layers
  5. http://www.metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=COMPOUND&object=CPD-12380
  6. Greco, Giorgia; Lucia Panzella, Luisella Verotta, Marco d’Ischia, Alessandra Napolitano (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. 
  7. Fedorow H, Tribl F, Halliday G, Gerlach M, Riederer P, Double KL (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. 
  8. Double KL (2006). "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. 
  9. Hamilton AJ, Gomez BL. (2002). "Melanins in fungal pathogens" (PDF). J. Med. Microbiol 51 (3): 189–91. PMID 11871612. Välja otsitud 6 January 2012. 
  10. Cerenius L, Söderhäll K (April 2004). "The prophenoloxidase-activating system in invertebrates". Immunological reviews 198: 116–26. doi:10.1111/j.0105-2896.2004.00116.x. PMID 15199959. 
  11. Science News, Dark Power: Pigment seems to put radiation to good use, Week of May 26, 2007; Vol. 171, No. 21 , p. 325 by Davide Castelvecchi
  12. Grande, Juan Manuel; Negro, Juan José; María Torres, José (2004). "The evolution of bird plumage colouration; a role for feather-degrading bacteria?". Ardeola 51 (2): 375–383. 
  13. KEGG database
  14. Oculocutaneous Albinism
  15. 15,0 15,1 15,2 "Ocular Manifestations of Albinism"
  16. Termination of British Library Net internet service