Биохимия человека Том 1 - Марри Р. 1993

Метаболизм белков и аминокислот
Превращение аминокислот в специализированные продукты
Меланины

Эумеланины представляют собой нерастворимые гетерогенные высокомолекулярные гетерополимеры (черного или коричневого цвета) 5,6-дигидроксииндола и некоторых его биосинтетических предшественников. Феомеланины — это желтые или красновато-коричневые полимеры с высокой молекулярной массой, однако растворимые в разбавленных щелочах. Низкомолекулярные трихохромы близки к феомеланинам (оба вида соединений образуются из цистеина и допахинона). Феомеланины и трихохромы в основном находятся в составе волос и перьев.

Биосинтез меланинов

Обсуждение биосинтеза меланинов осложняется его многоступенчатым и разветвленным характером, обрывом путей биосинтеза, сложным химическим строением меланиновых гетерополимеров и их нерастворимостью. Эти же факторы затрудняют определение их структуры. Меланины синтезируются в меланосомах — частицах, связанных с мембраной и находящихся в меланоцитах — клетках, образующихся в эмбриогенезе из нервного валика. Растущий полимер эумеланина, как полагают, может улавливать свободные радикалы; он может также частично деградировать под действием Н₂О₂, образующейся в ходе автоокислительных процессов. Феомеланины и эумеланины вступают в комплексы с белками меланосомного матрикса, образуя меланопротеин.

Рис. 32.9. Известные интермедиаты и реакции биосинтеза эумеланинов и феомеланинов. Полимеры меланина содержат одновременно эумеланин и феомеланин в различных пропорциях. Пунктирные стрелки идут от соединений, участвующих в синтезе эумеланинов. Цифры в кружочках указывают вероятные места регуляции процесса биосинтеза. Реакция 1, катализируемая тирозиназой, нарушается при отрицательном по тирозиназе альбинизме глаз и кожи.

На рис. 32.9 суммированы реакции биосинтеза эумеланинов и феомеланинов с указанием образующихся интермедиатов. Начальная реакция катализируется тирозиназой — медьсодержащим ферментом. Тирозиназная реакция нарушается при альбинизме глаз и кожи, негативном по тирозиназе (см. ниже).

Метаболические нарушения биосинтеза меланинов

Принимая во внимание большое число реакций в процессе биосинтеза меланинов, можно полагать, что метаболические нарушения биосинтеза меланинов могут быть обусловлены мутациями в различных генах.

Понятие «альбинизм» охватывает целый спектр клинических синдромов, характеризующихся гипомеланозом, который возникает вследствие наследственных нарушений в пигментных клетках (меланоцитах) глаз и кожи. Известно несколько моделей альбинизма, полученных на грызунах.

Клиническим симптомом, общим для всех 10 форм альбинизма глаз и кожи у человека, является пониженная пигментация глаз и кожи. Различия между формами устанавливаются на основе клинических, биохимических, ультраструктурных и генетических характеристик. За исключением доминантной формы, остальные формы альбинизма наследуются по аутосомно-рецессивному типу.

У пациентов с альбинозом, отрицательным по тирозиназе, полностью отсутствует зрительный пигмент. Волосяные луковицы этих людей не способны превращать in vitro тирозин в пигмент, а их меланоциты содержат непигментированные меланосомы. У пациентов с альбинозом, положительным по тирозиназе имеется небольшое количество зрительного пигмента, однако у детей блондинов пигмента может не быть. Волосы в этом случае могут принимать различные оттенки, от светло-желтого до светлокоричневого, на коже могут быть слабо пигментированные родинки. Меланоциты волосяных луковиц могут содержать слабо пигментированные меланосомы, способные превращать in vitro тирозин в черный эумеланин.

Альбинизм глаз наследуется по аутосомно-рецессивному типу и как признак, сцепленный с X- хромосомой. В последнем случае, а также у гетерозигот (но не в случае аутосомно-рецессивного типа наследования) меланоциты содержат макромеланосомы. У женщин, гетерозиготных по сцепленному с Х-хромосомой альбинизму (форма Неттлшип), сетчатка глаз характеризуется мозаичным распределением пигмента из-за случайного характера инактивации Х-хромосомы. Метаболические причины, приводящие к гипомеланозу при альбинизме глаз, неизвестны.

Альбиноидизм глаз и кожи наследуется как аутосомно-рецессивный признак. У пациентов (за редким исключением) утрачивается способность к сочетанному нистагму, для них характерны светобоязнь и пониженная острота зрения.