Как условия с низким содержанием цистеина влияют на выработку феомеланина?

Во-первых: Ваш учитель прав в утверждении, что низкая концентрация цистеина влияет на синтез феомеланина. Чтобы это понять, нужно взглянуть на путь биосинтеза меланина (отсюда ) :

Первыми шагами для обеих форм меланина являются окисление аминокислоты тирозина до ДОФА ( L-3,4-дигидроксифенилаланин ) и ДОФА-хинона ферментом тирозиназой (сокращенно Tyr). На следующем этапе ветви расходятся, если в клетках присутствует достаточное количество цистеина, синтезируются цистеинил-ДОФА, а затем феомеланин.

Если концентрация цистеина в клетке падает ниже порога 0,13 мкМ (это взято из этой статьи ), то происходит переключение на продукцию эумеланина.

В случае вашего второго вопроса существует другая настройка. Общая скорость производства меланина (независимо от того, какой вкус) зависит от количества активной тирозиназы (для производства первых шагов в каскаде синтеза). Производство этого фермента регулируется рецепторами в клеточной мембране (и различными другими факторами).

У светлокожих людей (классически рыжеволосых и с веснушками) эти рецепторы функционируют не в полной мере, в результате чего фермента тирозиназы в клетках значительно меньше. Это приводит к меньшему количеству доступных предшественников для производства меланина и, в свою очередь, к меньшей потребности в цистеине. Причина в том, что цистеиновый пул клетки не истощается.

«Феомеланогенез, возможно, развился как выделительный механизм для удаления избытка цистеина, и у людей это может потенциально дать большую способность избегать таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, причиной которых является избыток цистеина». Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bies.201200017 .

В этом случае ваш учитель имеет неверную информацию. L-цистеин не имеет ничего общего с производством эумеланина. «Рецептор меланокортина 1 (MC1R) является ключевой сигнальной молекулой на меланоцитах, которая реагирует на α-MSH, индуцируя экспрессию ферментов, ответственных за синтез эумеланина. В некоторых формах производства феомеланина отсутствует рецептор MC1R для полного образования эумеланина; другие имеют слабый сигнал, если они смешали фео/эумеланин.Эумеланин имеет сильный рецептор MC1R, связанный с (меланин-стимулирующим гормоном) α-MSH. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4299862/

Феомеланин и эумеланин имеют совершенно разные пути образования. «Феомеланин состоит в основном из серосодержащих производных бензотиазина и бензотиазола (рис. 1а). L-цистеин является основным источником серы и поэтому необходим для синтеза феомеланина (12). гетерогенный полимер, состоящий из звеньев 5,6-дигидроксииндола (DHI) и/или 5,6-дигидроксииндол-2-карбоновой кислоты (DHICA) (рис. 1b)». https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4299862/

Люди с эумеланином, возможно, менее способны синтезировать аминокислоты на основе серы, такие как: метионин, цистеин, гомоцистеин, таурин и глутатион. :)

Это ОБНОВЛЕННАЯ информация о производстве L-цистеина для феомеланогенеза, в которой ничего не говорится о падении уровня L-цистеина и создании эумеланина, поскольку эта «догадка» (даже не теория) не имеет смысла, опубликованная в мае-июне 2008 г.

Химия смешанного меланогенеза - основные роли допахинона.

Ито С1, Вакамацу К.

Информация об авторе

Абстрактный

Меланины можно разделить на две основные группы: нерастворимые пигменты от коричневого до черного цвета, называемые эумеланином, и растворимые в щелочи пигменты от желтого до красновато-коричневого цвета, называемые феомеланин. Оба типа пигмента происходят из общего предшественника допахинона (ортохинон 3,4-дигидроксифенилаланина), который образуется в результате окисления L-тирозина меланогенным ферментом тирозиназой. Допахинон представляет собой высокореактивный ортохинон, играющий ключевую роль в химическом контроле меланогенеза. В отсутствие сульфгидрильных соединений допахинон подвергается внутримолекулярной циклизации с образованием циклодопа, которая затем быстро окисляется за счет окислительно-восстановительной реакции с допахиноном с образованием дофахрома (и допа). Затем дофахром постепенно и спонтанно перегруппировывается с образованием 5,6-дигидроксииндола и, в меньшей степени, 5,6-дигидроксииндол-2-карбоновой кислоты. соотношение которых определяется особым меланогенным ферментом, называемым дофахромтаутомеразой (белок-2, родственный тирозиназе). Окисление и последующая полимеризация этих дигидроксииндолов приводит к образованию эумеланина. Однако, когда присутствует цистеин, этот процесс предпочтительно приводит к образованию изомеров цистеинилдопы. Цистеинилдопы впоследствии окисляются в результате окислительно-восстановительной реакции с допахиноном с образованием цистеинилдопахинонов, которые в конечном итоге приводят к образованию феомеланина. Исследования ранних стадий меланогенеза (с участием допахинона и цистеина) с помощью импульсного радиолиза показывают, что смешанный меланогенез протекает в три отдельные стадии: начальная продукция цистеинилдопы с последующим их окислением с образованием феомеланина и, наконец, с образованием эумеланина. На основании этих данных, предложена модель оболочки смешанного меланогенеза, в которой предварительно сформированное феомелановое ядро ​​покрыто эумелановой поверхностью. Источник:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18435614

Как указано выше, эумеланин и феомеланин представляют собой два химически разных соединения. Таким образом, даже если уровень феомеланина упадет, эумеланин не будет достигнут за счет истощения сульфгидрильных соединений, потому что они следуют совершенно другим путям синтеза. Это определяется генетикой, для начала нужно было бы включить гены SLC24A5 и SLC45A2.

α-MSH/MC1R играет важную роль в производстве эумеланина. Варианты MC1R «Рецептор меланокортина 1 является высокополиморфным белком, и у людей многие варианты потери функции связаны с фенотипом «рыжего цвета волос» (RHC). У людей с дисфункциональным MC1R может быть снижен синтез эумеланина, что приводит к светлая кожа и повышенная чувствительность к ультрафиолетовому излучению».

MC1R и пигментация «В коже присутствуют два основных типа пигмента: темный пигмент эумеланин и красно-желтый сульфатированный феомеланин. эффективно блокирует проникновение УФ-излучения в кожу и может способствовать вызванному УФ-излучением повреждению клеток, способствуя свободнорадикальному и окислительному повреждению. УФ-индуцированная реакция загара.**Передача сигналов MC1R увеличивает **синтез эумеланина****, отношение эумеланина к феомеланину и усиливает перенос меланосом, чтобы усилить отложение меланина в кератиноцитах.

И эумеланин, и феомеланин образуются в результате последовательной циклизации и окисления аминокислоты тирозина (рис. 33) (Ito, 2003). Первые два этапа биосинтеза являются общими для двух путей: превращение тирозина в ДОФА, а затем в ДОФАхинон ферментом тирозиназой. Эумеланогенез и феомеланогенез расходятся после образования ДОФАхинона. Для синтеза меланина необходимы другие ферменты, помимо тирозиназы, включая дофахромтаутомеразу и родственный тирозиназе белок 1. Дефекты многих пигментных ферментов приводят к гипомеланотическим фенотипам, таким как альбинизм. Производство феомеланина зависит от включения цистеина.и сохранение серы после синтеза ДОФАхинона, что может объяснить, почему пигменты зрелого феомеланин имеют красноватый/желтый цвет, а не темно-коричневый/черный, как эумеланин. Хотя контроль переключения пигмента между эумеланином и феомеланином регулируется множеством факторов, включая pH клеточной среды и уровни тирозиназы (Burchill and Thody, 1986; Ancans et al., 2001), присутствие функционального MC1R является важным фактором. необходим для эффективного синтеза эумеланина. Поскольку эумеланин поглощает УФ-излучение, чем больше эумеланина в коже, тем больше она защищена от УФ-повреждений» .