МЕЛАНИ́НЫ

МЕЛАНИ́НЫ (от греч. μέλας, род. п. μέλανος – чёр­ный, тём­ный), класс тём­но­ок­ра­шен­ных (чёр­ных, жёл­то- и крас­но-ко­рич­не­вых) био­по­ли­ме­ров жи­вот­ных, рас­те­ний и мик­ро­ор­га­низ­мов. У по­зво­ноч­ных жи­вот­ных М. оп­ре­де­ля­ют ок­ра­ску по­кро­вов: во­лос, шер­сти, опе­ре­ния, че­шуи; у на­се­ко­мых – ок­ра­ску ку­ти­ку­лы, у рас­те­ний – ок­ра­ску обо­ло­чек се­мян. У че­ло­ве­ка от ко­ли­че­ст­ва и рас­пре­де­ле­ния М. за­ви­сит пиг­мен­та­ция ко­жи, во­лос и глаз; но М. при­сут­ст­ву­ют так­же в др. ор­га­нах и тка­нях, в т. ч. в нерв­ной сис­те­ме. М. яв­ля­ют­ся не толь­ко пиг­мен­та­ми, но и мощ­ны­ми био­про­тек­то­ра­ми, по­зво­ляю­щи­ми, напр., со­дер­жа­щим М. мик­ро­ор­га­низ­мам вы­жи­вать в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях Ан­тарк­ти­ки и в вод­ных кон­ту­рах АЭС.

М. раз­но­об­раз­ны по хи­мич. со­ста­ву, по­ли­мер­ной струк­ту­ре, фи­зио­ло­гич. свой­ст­вам. Обыч­но не рас­тво­ря­ют­ся в во­де, рас­тво­рах ми­нер. ки­слот, ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях; хо­ро­шо рас­тво­ря­ют­ся в ще­ло­чах, за­тем вы­па­да­ют в оса­док при под­кис­ле­нии рас­тво­ров, что ис­поль­зу­ет­ся для их вы­де­ле­ния. Хи­мич. раз­ру­ше­ние М. про­ис­хо­дит при на­гре­ва­нии (вы­ше 200 °C), сплав­ле­нии со ще­ло­ча­ми, окис­ле­нии кон­цен­три­ров. рас­тво­ра­ми $\ce{KМnO4,\: H2O2}$ и др. силь­ны­ми окис­ли­те­ля­ми.

Про­цесс об­ра­зо­ва­ния дер­маль­но­го М. в ор­га­низ­ме про­ис­хо­дит в спе­циа­ли­зир. пиг­мент­ных клет­ках – ме­ла­но­ци­тах. В ор­га­низ­мах М. на­хо­дят­ся в ви­де ас­со­циа­тов с бел­ка­ми. По пред­ше­ст­вен­ни­кам в био­син­те­зе и эле­мент­но­му со­ста­ву М. раз­де­ля­ют на эу­ме­ла­ни­ны (пред­ше­ст­вен­ник – ти­ро­зин; эле­мент­ный со­став – $\ce{C, H, O, N}$), се­ро­со­дер­жа­щие фео­ме­ла­ни­ны (ти­ро­зин и цис­те­ин; эле­мент­ный со­став – $\ce{C, H, O, N, S}$) и не со­дер­жа­щие азо­та и се­ры ал­ло­ме­ла­ни­ны, в ко­то­рых пред­ше­ст­вен­ни­ка­ми слу­жат разл. фе­но­лы (эле­мент­ный со­став – $\ce{C, H, O}$).

М. – про­дукт окис­лит. по­ли­ме­ри­за­ции разл. фе­ноль­ных со­еди­не­ний. Ме­ха­низм об­ра­зо­ва­ния М. (ме­ла­ни­но­ге­нез) окон­ча­тель­но не вы­яс­нен. Из­вест­но, что на пер­вых ста­ди­ях био­син­те­за эу­ме­ла­ни­нов про­ис­хо­дит окис­ле­ние ти­ро­зи­на под дей­ст­ви­ем фер­мен­та ти­ро­зи­на­зы до ди­гид­рок­си­фе­ни­ла­ла­ни­на (ДОФА). В слу­чае ней­ро­ме­ла­ни­на ти­ро­зин окис­ля­ет­ся до ДОФА с по­мо­щью фер­мен­та ти­ро­зин­гид­рок­си­ла­зы, за­тем из ДОФА об­ра­зу­ет­ся до­фа­мин под дей­ст­ви­ем ДОФА-де­кар­бок­си­ла­зы. В ре­зуль­та­те даль­ней­ше­го окис­ле­ния ди­фе­но­лов об­ра­зу­ют­ся хи­но­ны (ДОФА-хи­нон и т. п.). Да­лее про­ис­хо­дят про­цес­сы цик­ли­за­ции с об­ра­зо­ва­ни­ем ин­доль­ных струк­тур, про­цес­сы де­кар­бок­си­ли­ро­ва­ния, окис­ле­ния и др. Окон­ча­тель­но в ре­зуль­та­те по­ли­ме­ри­зации об­ра­зу­ют­ся вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ные М. Син­те­тич. М. мож­но по­лу­чить ав­то­окис­ле­ни­ем ДОФА, 5,6-ди­гид­рок­си­ин­до­ла и др. ди­фе­но­лов.

М. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся раз­ви­той сис­те­мой по­ли­со­пря­же­ния, на­ли­чи­ем в струк­ту­ре не­спа­рен­ных элек­тро­нов и об­ла­да­ют свой­ст­ва­ми ста­биль­ных сво­бод­ных ра­ди­ка­лов. М. мо­гут су­ще­ст­во­вать в не­сколь­ких окис­ли­тель­но-вос­ста­но­вит. фор­мах, по-ви­ди­мо­му, за счёт пе­ре­хо­дов хи­нон – гид­ро­хи­нон, и об­ла­да­ют элек­трон-транс­порт­ны­ми свой­ст­ва­ми. Эти осо­бен­но­сти важ­ны для вы­пол­не­ния М. за­щит­ных функ­ций в ор­га­низ­ме. М. не толь­ко по­гло­ща­ют разл. ви­ды из­лу­че­ния, но и ней­тра­ли­зу­ют и обез­вре­жи­ва­ют опас­ные для кле­ток ве­ще­ст­ва и сво­бод­ные ра­ди­ка­лы, об­ра­зую­щие­ся при дей­ст­вии ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния и не­ко­то­рых хи­мич. ве­ществ на жи­вые ор­га­низ­мы.

Уни­каль­ные осо­бен­но­сти струк­ту­ры по­зво­ля­ют ис­поль­зо­вать М., в т. ч. и пред­ме­ла­ни­ны (про­ме­ла­ни­ны) – во­до­рас­тво­ри­мые пред­ше­ст­вен­ни­ки вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ных М., в ка­че­ст­ве фар­ма­коло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ с фо­то­про­тек­тор­ны­ми, ра­дио­про­тек­тор­ны­ми, ан­ти­ок­си­дант­ны­ми, ан­ти­ток­си­че­ски­ми, про­ти­во­опу­хо­ле­вы­ми и им­му­но­сти­му­ли­рую­щи­ми свой­ст­ва­ми.

Из­ме­не­ние гор­мо­наль­но­го ста­ту­са, а так­же ряд фи­зич. фак­то­ров (сол­неч­ное, УФ- и рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние) и хи­мич. реа­ген­тов (со­еди­не­ния ме­ди, цин­ка и др.) сти­му­ли­ру­ют об­ра­зо­ва­ние М. в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка (что при­во­дит, в ча­ст­но­сти, к по­яв­ле­нию за­га­ра и пиг­мент­ных пя­тен). По­вы­шен­ное со­дер­жа­ние М. на­блю­да­ет­ся в ме­ла­но­мах – зло­ка­честв. опу­хо­лях, раз­ви­ваю­щих­ся из ме­ла­но­ци­тов. Пре­кра­ще­ние био­син­те­за М. вы­зы­ва­ет по­се­де­ние во­лос. Му­та­ции ге­нов, ко­ди­рую­щих син­тез М., обу­слов­ли­ва­ют аль­би­низм у жи­вот­ных и че­ло­ве­ка.