Melanina – z melanocytu do keratynocytu, czyli jak przebiega transport melaniny w skórze

• Authors: Jakub Rok , Michał Otręba , Ewa Buszman , Dorota Wrześniok

Title variants

EN

Melanin – from melanocyte to keratinocyte, that is how melanin is transported within the skin

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

W artykule przedstawiono podział i funkcje melanin oraz etapy dojrzewania i transportu melanosomów z melanocytów do keratynocytów. Melaniny są wielkocząsteczkowymi barwnikami szeroko rozpowszechnionymi w przyrodzie. Można wśród nich wyróżnić eumelaninę, feomelaninę i allomelaninę. Pełnią one wiele ważnych biologicznych i biochemicznych funkcji. Odpowiadają za kolor oczu, skóry, włosów, a także sierści i piór, ponadto chronią komórki przed szkodliwym wpływem promieniowania UV i wolnych rodników. Mogą także oddziaływać z cząsteczkami leków, wpływając na ich skuteczność i toksyczność. Biosynteza melaniny zachodzi w wyspecjalizowanych komórkach barwnikowych – melanocytach. Za proces melanogenezy odpowiedzialne są melanosomy należące do grupy organelli komórkowych związanych z lizosomami. Powstają one w kilkuetapowym procesie z endosomalnych pęcherzyków, które dojrzewając przechodzą przez cztery różne stadia morfologiczne. Dojrzałe melanosomy są transportowane z obszaru okołojądrowego do wypustek dendrytycznych melanocytów kolejno za pośrednictwem mikrotubul, a następnie fi lamentów aktynowych. Zgromadzone w wypustkach melanocytarnych melanosomy są transportowane do otaczających keratynocytów, gdzie determinują zabarwienie skóry oraz pełnią funkcję ochronną przed promieniowaniem UV.

EN

The article presents classifi cation, functions of melanins together with maturation stages and transport mechanisms of melanosomes from melanocytes to keratinocytes. Melanins are macromolecular pigments, occuring in the plants, animals and fungi kingdoms. Melanins can be classifi ed into three groups: eumelanin, pheomelanin and allomelanin. They are widely distributed in organism and are responsible for the colour of eyes, skin, hair, feathers and coats. Protective role of melanins is connected with absorbing of UV radiation and scavenging of free radicals. They can also interact with drugs, infl uencing therapeutic and toxic eff ects. Melanins are synthesized in melanocytes, in lysosome-related organelles – melanosomes. Melanosomes mature through four morphologically distinct stages. In melanocytes, they move rapidly fi rstly along microtubules and secondly along actine fi laments to the end of dendrites. Next, melanosomes are transferred to keratinocytes, where determine colour of skin and protect against ultraviolet radiation.

Keywords

EN

keratinocyte; keratynocyt; melanin; melanina; melanocyt; melanocyte; melanosom; melanosome

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
• Journal: Annales Academiae Medicae Silesiensis
• Year: 2012
• Volume: 66
• Issue: 1
• Pages: 60–66

Contributors

author

Jakub Rok

• Katedra i Zakład Chemii i Analizy Leków Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Michał Otręba

• Katedra i Zakład Chemii i Analizy Leków Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Ewa Buszman

• Katedra i Zakład Chemii i Analizy Leków Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ul. Jagiellońska 4 41-200 Sosnowiec tel. [phone]

author

Dorota Wrześniok

• Katedra i Zakład Chemii i Analizy Leków Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

References

• 1. Ito S., Wakamatsu K. Chemistry of mixed melanogenesis – pivotal roles of dopaquinone. Photochem. Photobiol. 2008; 84: 582–592.
• 2. Galus R., Zandecki Ł., Sajjad E., Jóźwiak J., Włodarski K. Czynniki modulujące melanogenezę oraz metody identyfi kacji zaburzeń barwnikowych. Pol. Merkuriusz Lek. 2008; 25: 188–191.
• 3. Chang T.S. An updated review of tyrosinase inhibitors. Int. J. Mol. Sci. 2009; 10: 2440–2475.
• 4. Wolnicka-Głubisz A., Płonka P.M. Rola promieniowania UV w etiopatogenezie czerniaka skóry. Wsp. Onkol. 2007; 11: 419–429.
• 5. Martini M.C. Kosmetologia i farmakologia skóry. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2009; 156–160.
• 6. Meredith P., Sarna T. The physical and chemical properties of eumelanin. Pigment Cell Res. 2006; 19: 572–594.
• 7. Dębowska R., Bazela K., Eris I. Fotoliza i endonukleoza w ochronie skóry przed fotostarzeniem. Dermatol. Estet. 2008; 10: 90–96.
• 8. Sulaimon S.S., Kitchell B.E. The biology of melanocytes. Vet. Dermatol. 2003; 14: 57–65.
• 9. Brenner M., Hearing V.J. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Photochem. Photo-biol. 2008; 84: 539–549.
• 10. Park H.Y., Kosmadaki M., Yaar M., Gilchrest B.A. Cellular mechanisms regulating human melanogenesis. Cell Mol. Life Sci. 2009; 66: 1493–1506.
• 11. Nofsinger J.B., Liu Y., Simon J.D. Aggregation of eumelanin mitigates photogeneration of reactive oxygen species. Free Radic. Biol. Med. 2002; 32: 720–730.
• 12. Kadekaro A.L., Kavanagh R.J., Wakamatsu K., Ito S., Pipitone M.A., Abdel Malek Z.A. Cutaneous photobiology. The melanocyte vs the sun: Who will win the fi nal round? Pigment Cell Res. 2003; 16: 434–447.
• 13. Lin W.P., Lai H.L., Liu Y.L. i wsp. Eff ect of melanin produced by a recombinant Escherichia coli on antibacterial activity of antibiotics. J. Microbiol. Immunol. Infect. 2005; 38: 320–326.
• 14. Trzcionka J., Buszman E. Oddziaływanie antybiotyków tetracyklinowych z melaniną w aspekcie ich fototoksycznego działania na skórę. Ann. Acad. Med. Siles. 2003; 54–55: 55–63.
• 15. Trzcionka J., Górna A., Buszman E. Rola melaniny w fotouczulającym działaniu sulfonamidów na skórę. Ann. Acad. Med. Siles. 2007; 61: 462–467.
• 16. Beberok A., Buszman E., Zdybel M., Pilawa B., Wrześniok D. EPR examination of free radical properties of DOPA–melanin complexes with ciprofl oxacin, lomefl oxacin, norfl oxacin and sparfl oxacin. Chem. Phys. Lett. 2010; 497: 115–122.
• 17. Buszman E., Betlej B., Wrześniok D., Radwańska-Wala B. Eff ect of metal ions on melanin – local anaesthetic drug complexes. Bioinorg. Chem. Appl. 2003; 1: 113–122.
• 18. Buszman E., Beberok A., Różańska R., Orzechowska A. Interaction of chlorpromazine, fl uphenazine and trifl uoperazine with ocular and synthetic melanin in vitro. Pharmazie 2008; 63: 372–376.
• 19. Wen-Lin H., Jing-Min H., Dai-Wei L., Yee-Min J., Chien-Yuan Ch. Is melanin a radioprotector or radiosensitizer? It’s implication for radiotherapy. Therapeut. Radiol. Oncol. 2003; 10: 237–246.
• 20. Schiaffi no M.V. Signaling pathways in melanosome biogenesis and pathology. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2010; 42: 1094–1104.
• 21. Kawiak J., Krzanowska H., Płytycz B., Zabel M. Słownik Biologii Komórki. Polska Akademia Umiejętności, Kraków 2005: 286.
• 22. Costin G.E., Hearing V.J. Human skin pigmentation: melanocytes modulate skin color in response to stress. FASEB J. 2007; 21: 976–994.
• 23. Drukała J., Bobis S., Zabińska-Płazak E., Wojas-Pelc A. Molekularne podłoże zaburzeń pigmentacji w chorobach skóry. Przegl. Lek. 2009; 66: 145–149.
• 24. Plonka P.M., Passeron T., Brenner M. Tobin D.J. i wsp. What are melanocytes really doing all day long...? Exp. Dermatol. 2009; 18: 799–819.
• 25. Raposo G., Marks M.S. The dark side of lysosome-related organelles: specialization 66 of the endocytic pathway for melanosome biogenesis. Traffi c 2002; 3: 237–248.
• 26. Hoashi T., Watabe H., Muller J., Yama- guchi Y., Vieira W.D., Hearing V.J. MART-1 is required for the function of the melano- somal matrix protein PMEL17/GP100 and the maturation of melanosomes. J. Biol. Chem. 2005; 280: 14006–14016.
• 27. Hirobe T. How are proliferation and diff erentiation of melanocytes regulated? Pigment Cell Melanoma Res. 2011; 24: 462–478.
• 28. Barral D.C., Seabra M.C. The melano- some as a model to study organelle motil- ity in mammals. Pigment Cell Res. 2004; 17: 111–118.
• 29. Vancoille G., Lambert J., Melder A. i wsp. Cytoplasmic dynein colocalizes with melanosomes in normal human melanocytes. Br. J. Dermatol. 2000; 143: 298–306.
• 30. Vancoille G., Lambert J., Mulder A. i wsp. Kinesin and kinectin can associate with the melanosomal surface and form a link with microtubules in normal human melanocytes. J. Invest. Dermatol. 2000; 114: 421–429.
• 31. Vale R.D. The molecular motor toolbox for intracellular transprot. Cell 2003; 112: 467–480.
• 32. Menasche G., Feldmann J., Houdusse A. i wsp. Biochemical and functional char- acterization of Rab27a mutations occur- ring in Griscelli syndrome patients. Blood 2003; 101: 2736–2742.
• 33. Tuxworth R.I., Titus M.A. Unconven- tional myosins: anchors in the membrane traffi c relay. Traffi c 2000; 1: 11–18.
• 34. Van Den Bossche K., Naeyaert J.M., Lambert J. The quest for the mecha- nism of melanin transfer. Traffi c 2006; 7: 769–778.
• 35. Seiberg M. Keratinocyte-melanocyte interactions during melanosome transfer. Pigment Cell Res. 2001; 14: 236–242.
• 36. Singh S.K., Nizard C., Kurfurst R., Bonte F., Schnebert S., Tobin D.J. The silver locus product (Silv/gp100/Pmel17) as a new tool for the analysis of melanosome transfer in human melanocyte-keratino- cyte co-culture. Exp. Dermatol. 2008; 17: 418–426.
• 37. Ebanks J.P., Koshoff er A., Wickett R.R. i wsp. Epidermal keratinocytes from light vs. dark skin exhibit diff erential degrada- tion of melanosomes. J. Invest. Derma- tol. 2011; 131: 1226–1233.

• Document Type: article