Melanozomy, cestovatelé závislí na pH

V buňkách našeho těla je řada zajímavých organel, jenom melanozomy jsou však schopny opustit buňku, v níž vznikly, a plnit svou funkci jinde. Tyto specializované organely se vyskytují v buňkách zvaných melanocyty. V nich se vyvíjejí z endozomů (organel odpovědných za buněčný příjem potravy a trávení) a svou speciální funkci chránit buněčné jádro před poškozením ultrafialovým zářením plní v pokožkových buňkách, keratinocytech. Jak se do nich dostanou? Mateřské melanocyty vytvářejí dlouhé výběžky a melanozomy se do nich aktivně stěhují.

Další osud melanozomů není dosud plně objasněn. Podle některých prací keratinocyt pozře špičku výběžku, a potom se melanozom přesune k buněčnému jádru, kde vytvoří ochrannou čepičku orientovanou směrem k dopadajícím slunečním paprskům. Podle jiných prací jsou melanozomy transportovány mimo buňku, a tam je teprve keratinocyt zhltne. Uvažuje se také o tom, že by membrány obou buněk (melanocytu a keratinocytu) mohly být přímo propojeny.

Melanozomy produkují melanin - barviva, která mají podle chemické struktury různé odstíny, od oranžové po tmavě hnědou. Za jejich syntézu je odpovědná biochemická dráha využívající tyrozinázu. Tento enzym urychluje oxidaci fenolů na chinony, látky pohlcující ultrafialové záření a snižující ve svém okolí koncentraci reaktivních kyslíkových radikálů. Již delší dobu je známo, že melanozomy bělochů i černochů obsahují podobné množství tyrozinázy, odlišná je jen její aktivita (u bělochů mnohem nižší).

Protože je aktivita tyrozinázy pro odstín pleti tak důležitá, zajímají se o ni nejen badatelé a lékaři, ale i kosmetické firmy. Teprve nedávno se zjistilo, že klíčovým faktorem ovlivňujícím aktivitu tyrozinázy je pH v melanozomech, které je u bělochů mnohem nižší, a právě kyselé prostředí aktivitu tyrozinázy brzdí (tyrozináza je nejaktivnější při pH 6,8). Badatelé mají řadu nástrojů jak pH v buněčných organelách měnit např. specifické inhibitory enzymu v-ATPázy, který do některých membránových organel (včetně melanozomů) pumpuje protony, a tím udržuje kyselost. Jestliže se zmíněné inhibitory použijí, melanozomy v buňkách odvozených z bělošské kůže neutralizací pH ztmavnou a aktivita tyrozinázy vzroste asi desetkrát. U buněk odvozených z černošské kůže nemělo toto působení žádný efekt. Co však reguluje pH v melanozomech?

Odpověď nabízejí některé syndromy s narušenou pigmentací, např. albinizmus 2. typu (nedostatek barviva v očích a kůži), kde hlavní roli zřejmě hraje protein P (pink - růžový), který je strukturně podobný iontovým kanálům a významně se podílí na regulaci pH v melanozomech. Odlišnost v barvě kůže jednotlivých lidských etnik tedy může souviset s vysokým množstvím různých alel v genech pro P-protein v lidské populaci.