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멜라닌 합성의 정의는 표피와 체모에서 멜라닌의 형성과 분배과정을 말합니다. 멜라닌은 복합적이고 연쇄적인 화학적 반응에 따라 티로시나아제라는 효소에 의해 아미노산인 티로신으로부터 생성됩니다. 이들 반응들은 멜라노좀에서 이루어집니다. 멜라노좀이 멜라닌 채워지면, 각질형성세포를 통하여 표피로 이동하게 됩니다. 멜라닌세포에서의 멜라닌이 생성에 대하여 자세히 알아보겠습니다.
멜라닌세포에서의 멜라닌 생성
- 1단계 : 티로시나아제의 형성
- 2단계 : 멜라노좀의 형성
- 3단계 : 멜라노좀 안에서의 멜라닌 형성
생성은 세 가지 단계로 나누어집니다. 1단계는 티로시나아제의 형성입니다. 티로시나아제는 멜라닌의 화학적 형성에 필수불가결한 효소입니다. 티로시나아제 자체의 형성에 리보솜, 원형질 내 소포체, 골지체가 관여하며 티로시나아제는 소형 담체의 형태로 분비됩니다. 티로시나아제의 다양한 분자 형태들이 존재하며 구리 이온은 티로시나아제의 활동에 필수불가결합니다. 2단계는 멜라노좀의 형성입니다. 멜라노좀은 소형 담체의 형태로 나타나며, 골지체에서부터 발아합니다. 사람에게서는 두 종류의 멜라노좀이 있습니다. 첫 번째로 유멜라노좀입니다. 달걀 모양을 하고 있습니다. 유멜라노좀은 4가지 타입으로 구분되는데 이는 멜라닌 생성의 여러 단계에 해당되기도 합니다. 두 번째는 페오멜라노좀입니다. 이것은 구형으로 생겼으며, 페오멜라노좀의 성숙단계는 1, 2, 3, 4단계로 구분됩니다. 3단계는 멜라노좀 안에서의 멜라닌 형성입니다. 피부와 체모의 색깔 그리고 눈의 색깔 구조를 만들어내는 복합적인 화학 분자들입니다. 여기에는 두 종류의 멜라닌 그룹들이 존재합니다. 유멜라닌은 갈색이나 검은색의 색소로 황을 함유하고 있는 이 멜라닌은 어두운 색깔을 나타나게 합니다. 이 멜라닌은 모든 종류의 포유동물들과 인간에게서 나타납니다. 페오멜라닌은 노란색이나 붉은 갈색의 색소로 좀 더 진한 농도의 황을 함유하며 밝은 색깔을 나타나게 합니다. 트리코크롬은 바로 이 부류에 속합니다. 페오멜라닌은 빨간 머리카락 속에만 나타납니다. 트리코크롬은 주황색이나 보라색의 멜라닌 색소로서 머리카락은 붉은색이나 적갈색으로 나타납니다.
멜라닌의 두 종류는 모두 인간들에게 다 나타나며 자연상태에서 존재하는 모든 체모와 표피 색깔의 다양한 차이를 만들어냅니다. 멜라닌의 화학적 조성은 혈액에서 얻어지는 기본적 아미노산 중 티로신에서 출발하며 멜라닌 형성은 멜라노좀 안에서 이루어집니다. 티로시나아제의 통제를 받는 티로신의 연속적인 산화에 의하여 DOPA가 형성되고 그다음에 유멜라닌과 페오멜라닌의 동일한 중간적 합성체인 도파퀴논이 형성됩니다. 멜라닌의 화학적 조성은 혈액에서 얻어지는 기본적 아미노산 중 티로신에서 출발하며 멜라닌 형성은 멜라노좀 안에서 이루어진다. 티로시나아제의 통제를 받는 티로신의 연속적인 산화에 의해 DOPA가 형성되고, 그다음에 유멜라닌과 페오멜라닌의 동일한 중간적 합성체인 도파퀴논이 형성됩니다. 이때부터, 두 가지 방법을 통하여 유멜라닌이나 페오멜라닌의 형성이 이루어집니다. 표피에서의 멜라노좀 분포에 대하여 더 알아보겠습니다. 멜라노좀에서 형성된 멜라닌 과립들은 수상돌기들에 의하여 이웃한 각질형성세포들에 분산됩니다. 하나의 멜라닌세포는 이런 모양으로 36개의 각질형성세포를 맡고 있습니다. 한 개의 멜라닌세포와 이에 연결된 36개의 각질형성세포들에 의하여 구성된 총체를 '멜라닌화의 표피 단위'라고 부릅니다. 백인의 멜라노좀은 위쪽으로 이동하는 동안 각질형성세포 내부에서 점차 붕괴되어 퇴화됩니다. 반면에 흑인의 경우 표피의 최외층까지 멜라닌과립들이 나타납니다. 체모와 머리카락에서는 멜라닌들이 '퇴화'되지 않으므로 체모와 머리카락의 색깔은 마지막까지 유지되는 것입니다.
멜라닌의 역할
피부, 체모, 그리고 인간의 머리카락은 자연스러운 색깔을 가지고 있습니다. 코나 눈의 생김새와 같은 다른 특징들 이전에 한 개인의 특성을 즉시 결정해 주는 것이 바로 이 피부의 색깔입니다. 실제로 일반적인 인간의 피부색은 세 가지 타입의 멜라닌으로부터 생겨나는 빨간색, 파란색, 그리고 갈색이 세 가지 색깔간 조합의 결과이다. 가장 창백한 스웨덴인과 가장 검은 아프리카인 사이에는 몇 백 밀리그램의 멜라닌 차이밖에는 없기는 하지만, 관찰되는 다양한 색깔의 범위를 결정하는 것은 만들어진 멜라닌의 질과 양입니다. 멜라닌 방어막은 태양광선에 대한 가장 효과적인 방어장치로서, 페오멜라닌보다는 유멜라닌이 더 효과적입니다. 피부를 구릿빛으로 태운다는 것은 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 만든 착색의 결과입니다. 만들어진 멜라닌 색소의 질은 변화하지 않지만 만들어진 양은 증가할 수 있습니다.
백인과 흑인의 멜라노좀 비교
백인의 멜라노좀의 크기는 작고 유극층까지 분포가 되어 있습니다. 합성을 하기 위해서는 자외선이 필수입니다. 반면 흑인의 멜라노좀의 크기는 크고 표피전층에 분포되어 있습니다. 태양 없이 지속적인 합성이 가능합니다. 백인은 페오멜라닌, 흑인은 유멜라닌을 가지고 있습니다.