黑色素及其代谢调节
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25.07.2020
1
• 人的肤色不同
25.07.2020
2
the variations in pigmentation of the hair, eyes, and skin are the mostnobvious phenotypes that distinguish human populations
紫外线
基化合物
25.07.2020
5
❖ albino （TYR）人的此基因长超过50kb, 位于第11号染色 体，它的TYR 基因被定位在白化位点,鼠TYR cDNA 克隆和 基因序列通常被用来研究白化突变。
❖ brown （TRP -1 /gp75 ） ，人的TRP-1 基因定位于染色 体9p23[11] ，小鼠brown 位点基因长约18kb, 有8 个外 显子和7 个内含子组成, 定位在第4 号染色体
melanin synthesis
❖ 人类和斑马鱼在这个基因的序列及功能上有很高的同源性。
最近发现斑马鱼SLC24A5 基因突变导致斑马鱼由灰色突变为金色。推
测SLC24A5 基因位于黑色素小体或其前体的细胞膜上，可能调节了
黑色素细胞内p H 并影响到酪氨酸酶的成熟和催化活力,进而造成了
斑马鱼的金色表型。
25.07.2020
15
原因
❖ 遗传因素：有可能是隔几代遗传。 ❖ 荷尔蒙分泌失调 。避孕药 、怀孕后胎盘分泌雄孕激素增多，所以孕
期女性面颊部常见对称分布的黄褐斑 ❖ 一些慢性疾病如慢性肝炎、结核病等会导致酪氢酸酶活性增强 ❖ 曝晒于阳光下：阳光中的紫外线一方面刺激皮下的色素细胞活动频繁，
制造出大量的麦拉宁色素；另一方面损伤皮肤细胞正常的新陈代谢功 能，令黑色素无法顺利排出而残留在皮肤上，甚至沉积在真皮中。所 以过度的日晒会加重、加深雀斑，但到了冬天雀斑又会逐渐变淡。 ❖ 精神因素：精神压抑忧郁,心浮气燥,导致气肌紊乱,气血不和,过氧化酶 增加, 诱发黑色素细胞 ❖ 6饮食营养因素:不良的饮食机构、营养不良,导致体质酸性化,维生素A、 B12、烟酸缺乏及多种矿物质不足,易产生色斑 ❖ 劣质化妆品因素 使用劣质化妆品,过量的重金属含量引起积聚,添加过量的限量物质和禁 用物质,导致黑色素增多、沉着。
紫外线照射到皮肤
产生麦拉宁色素
激活 酪氨酸酶的
活性
多巴
黑色素
层层移动，肌肤表皮层
形成雀斑、晒斑、黑斑等
❖ The products encoded by both the SLC24A5 and SLC45A2 genes
are predicted to function as transporters and may take part in
25.07.2020
13
白化病
❖ 一种皮肤及其附属物色素缺乏的遗传病。可分全身性白化 病和局部性白化病两种，以前者最为常见。患者皮肤呈白 色，毛发银白或淡黄色；虹膜呈淡红色或淡灰色，半透明， 瞳孔淡红，视网膜无色素、羞光，眼球震颤，视力下降； 病人对阳光很敏感，日晒后，皮肤可增厚并发生鳞状上皮 癌。白化病遍及全世界，总发病率为1/10000～ 1/20000 ，禁止近亲结婚是重要的预防措施之一。对此 病也可作产前诊断
曹绣娟 ,孙守荣 ,王鑫玉 ,谭玉文 ,赵珊等。中国畜牧兽医 (2008) 0520052205 《SLC24A5 基因影响脊椎动物色素沉积的研究进展》
刘甲、斐仇雪梅 生物技术通报 2007年第4期 《黑色素及其相关基因的研究进展》
科学出版社《遗传》第7期，2009年第31卷
25.07.2020
17
25.07.2020
16
参考文献
Soejima M , Y Koda. Population differences of two coding SNPs In pigmentation2related genes SLC24A5 and SLC45A2 [J ] . Int J
Legal Med , 2006 , 121 (1) : 36～39.
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18
25.07基底细胞癌、鳞状细胞癌、恶性黑色素瘤、恶 性淋巴瘤、特发性出血性肉瘤、汗腺癌、隆突性皮肤纤维 肉瘤、血管肉瘤等
❖ 黑素瘤由皮肤和其他器官黑素细胞产生的肿瘤。原发性黑 素瘤均由黑素细胞增生所致，其表现为色素浓重的逐渐增 大的结节，周围可绕以红晕。其发病率虽较基底细胞癌、 鳞状细胞癌低，但恶性度大，转移发生早，死亡率高
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12
白癜风
通过坏境、遗传、和精神因素的相互作用而导致的自 身免疫性黑色素细胞损伤（最近发现部分白癜风患者血清 中有酪氨酸酶抗体），且与白癜风临床类型和分期密切相 关表现的皮肤或头发的白色斑块.病因复杂，大多无家族 历史，患者同胞和其他一级亲属患病率为1.8%。较普通 人群高9倍已定位的白癜风易感基因分别位于染色体17pB （VAMAS1),1p（AIST）,7(AIS2),8(AIS3),4(AIS4),但 至今未确定其致病基因
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8
❖ radiation is considered because dark skin offers more protection from UV irradiation at or near the equator, and pale skin protects people from vitamin D deficiency at higher latitudes
Europeans, and can therefore be considered ancestry
informative marker(AIMs)
❖ Soejima 等(2006)随机选择了101 个南非开普敦的 Xhosans人(XH) 、101个欧洲人( EU) 、121个加纳人 ( GH位于非洲西部 ) 、80个中国人(CH) 、Sri Lanka斯 里兰卡(南亚次大陆南端印度洋上的岛国 )55个Uygurs (U Y维吾尔族 )人、54 个Sinhalese (SH僧伽罗人 ,南亚 斯里兰卡人口占多数的民族 ) 人和58个Tamil s ( TA南亚 民族之一 ) 人的DNA 做了单核苷酸多态性分析
黑色素是动物皮肤或者毛发中存在的一种黑褐色的色素， 由一种特殊的细胞即黑色素细胞生成并且储存在其中正是 由于黑色素的存在，皮肤才有了颜色。
肤色(skin color)被认为是与人种差别具有重要关系的标志。 黑色素颗粒的其数量、密度、分布等决定着肤色。
25.07.2020
3
黑色素的代谢过程：
25.07.2020
❖ 白化病的发病是由于黑色素代谢障碍所致。正常人体内的 黑色素由黑色素细胞合成，黑色素细胞内有黑素小体，它 含有酪氨酸酶，这种酶能将酪氨酸转变成黑色素。白化病 患者体内黑色素细胞数目正常，细胞内也有黑素小体，但 由于控制酪氨酸酶的基因发生突变，不能合成酪氨酸酶， 于是黑素小体中酪氨酸酶缺乏，不能使酪氨酸转变成黑色 素
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7
南非开普敦 非洲西部
维吾尔族（中亚 ） 南亚 南亚
Ancestral alleles (111A of SLC24A5 and 374L of SLC45A2) are indicated by blue, and derived alleles (111T of SLC24A5 and 374F of SLC45A2) are indicated by red
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14
色斑
色斑就是周围颜色不同的斑点。色斑包括雀斑、黑斑、黄 褐斑和老年斑等，属色素障碍性皮肤病。 一般来说雀斑大多出现于皮肤较白的脸上,脸部的表皮层最 薄，毛细血管最丰富，也最易形成色素沉着 雀斑：常染色体显性遗传性皮肤病，常幼时出现，多见于 青少年面、颈、手背等暴露部位。为淡褐色或深褐色斑点， 多散在对称分布，具有遗传倾向。春夏加重、秋冬变浅。 黄褐斑：是一种后天性局限性色素增多疾病，是在一种女 性人群中最为常见的皮肤病，尤其是怀孕第2～5个月的女 性，以称蝴蝶斑、妊娠斑、肝斑等，这几种是同一种病， 根据形态、年龄段特征等不同而命名。
❖ Slaty（TRP-2/DT），定位于人类的13q32.1 ，小鼠的第 14 号染色体的slaty 位点，TRP-2 功能现已确定为DT（多
巴色素异构酶） 。DT 能使含有羧酸前体DHICA （二羟基
吲哚羧酸 ）迅速掺入生物合成的黑素内, 对减少这些中间产 物细胞毒性有着重要意义。
❖ Pmel -17 （stablin）定位于人第12 号染色体, 小鼠定位在
4
在酪氨酸酶上的调节
SLC24A5 and SLC45A2
酪氨酸家族
albino ( TYR) brown ( TRP -1 /gp75) slaty ( TRP -2 /DT) Pmel-17( stablin)
黑色素皮质激素受体基因1 (Melanocortin 1 receptor, MC1R) 抗坏血酸
第l0号染色体silver 位点附近。功能目前尚不清楚, 推测可
能参与黑素生成途径终末步骤的调节
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6
❖ 人的SLC24A5 and SLC45A2 基因位于染色体15q21. 1 , 编码500 个氨基酸
❖ The two genes SLC24A5 and SLC45A2 were recently
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❖ MCR编码黑色素皮质激素受体家族，与黑色素合成 有关的受体主要是MC1R。MC1R 又称促黑素细胞 激素受受体, 也是由毛色扩展位点编码而成，犬 MC1R 基因定位到犬5 号染色体上, 它是一种由 317 个氨基酸构成的肽类物质,当促黑色素细胞激素 与细胞膜上的受体( G 蛋白)结合时, 激活膜上的环 腺苷酸酶系统, 产生cAMP,进一步激活酪氨酸激酶, 它们二者的结合实现了对毛色的调控。
identified as major determinants of pigmentation in
humans and in other vertebrates. The allele p.A111T and
p.L374F are both nearly fixed in light-skinned
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10
以抗坏血酸（维生素C）为例，如在这一反应中加入抗坏血 酸，就会阻止多巴进一步氧化为多巴色素，并使已合成的多 巴酶被还原为多巴，并能降低血清中的氧化酶的含量，影响 酪氨酸酶的活性以致黑色素不能合成 紫外线：一般情况下，紫外线能使黑色素细胞内酪氨酸酶活 性增强，使黑色素细胞增多，黑色体生成旺盛，移动加快。 铜离子：酪氨酸酶是以铜离子作为辅基的，其活性与铜离子 密切相关。研究表明白癜风患者血液和皮肤中铜或铜蓝蛋白 值低于健康人对照组，至于铜、铜蓝蛋白值降低的原因可能 与营养紊乱、或是铜的体内代谢失调及遗传缺陷等因素有关。 基化合物：人体表皮内有一种有机化合物—基化合物，特别 是其中的谷光甘肽，能通过络合铜离子而抑制酪氨酸酶活性， 有人测定皮肤基含量，发现白癜风患者受损皮肤中基含量比 正常人高。
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• 人的肤色不同
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the variations in pigmentation of the hair, eyes, and skin are the mostnobvious phenotypes that distinguish human populations
紫外线
基化合物
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❖ albino （TYR）人的此基因长超过50kb, 位于第11号染色 体，它的TYR 基因被定位在白化位点,鼠TYR cDNA 克隆和 基因序列通常被用来研究白化突变。
❖ brown （TRP -1 /gp75 ） ，人的TRP-1 基因定位于染色 体9p23[11] ，小鼠brown 位点基因长约18kb, 有8 个外 显子和7 个内含子组成, 定位在第4 号染色体
melanin synthesis
❖ 人类和斑马鱼在这个基因的序列及功能上有很高的同源性。
最近发现斑马鱼SLC24A5 基因突变导致斑马鱼由灰色突变为金色。推
测SLC24A5 基因位于黑色素小体或其前体的细胞膜上，可能调节了
黑色素细胞内p H 并影响到酪氨酸酶的成熟和催化活力,进而造成了
斑马鱼的金色表型。
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原因
❖ 遗传因素：有可能是隔几代遗传。 ❖ 荷尔蒙分泌失调 。避孕药 、怀孕后胎盘分泌雄孕激素增多，所以孕
期女性面颊部常见对称分布的黄褐斑 ❖ 一些慢性疾病如慢性肝炎、结核病等会导致酪氢酸酶活性增强 ❖ 曝晒于阳光下：阳光中的紫外线一方面刺激皮下的色素细胞活动频繁，
制造出大量的麦拉宁色素；另一方面损伤皮肤细胞正常的新陈代谢功 能，令黑色素无法顺利排出而残留在皮肤上，甚至沉积在真皮中。所 以过度的日晒会加重、加深雀斑，但到了冬天雀斑又会逐渐变淡。 ❖ 精神因素：精神压抑忧郁,心浮气燥,导致气肌紊乱,气血不和,过氧化酶 增加, 诱发黑色素细胞 ❖ 6饮食营养因素:不良的饮食机构、营养不良,导致体质酸性化,维生素A、 B12、烟酸缺乏及多种矿物质不足,易产生色斑 ❖ 劣质化妆品因素 使用劣质化妆品,过量的重金属含量引起积聚,添加过量的限量物质和禁 用物质,导致黑色素增多、沉着。
紫外线照射到皮肤
产生麦拉宁色素
激活 酪氨酸酶的
活性
多巴
黑色素
层层移动，肌肤表皮层
形成雀斑、晒斑、黑斑等
❖ The products encoded by both the SLC24A5 and SLC45A2 genes
are predicted to function as transporters and may take part in
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白化病
❖ 一种皮肤及其附属物色素缺乏的遗传病。可分全身性白化 病和局部性白化病两种，以前者最为常见。患者皮肤呈白 色，毛发银白或淡黄色；虹膜呈淡红色或淡灰色，半透明， 瞳孔淡红，视网膜无色素、羞光，眼球震颤，视力下降； 病人对阳光很敏感，日晒后，皮肤可增厚并发生鳞状上皮 癌。白化病遍及全世界，总发病率为1/10000～ 1/20000 ，禁止近亲结婚是重要的预防措施之一。对此 病也可作产前诊断
曹绣娟 ,孙守荣 ,王鑫玉 ,谭玉文 ,赵珊等。中国畜牧兽医 (2008) 0520052205 《SLC24A5 基因影响脊椎动物色素沉积的研究进展》
刘甲、斐仇雪梅 生物技术通报 2007年第4期 《黑色素及其相关基因的研究进展》
科学出版社《遗传》第7期，2009年第31卷
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参考文献
Soejima M , Y Koda. Population differences of two coding SNPs In pigmentation2related genes SLC24A5 and SLC45A2 [J ] . Int J
Legal Med , 2006 , 121 (1) : 36～39.
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25.07基底细胞癌、鳞状细胞癌、恶性黑色素瘤、恶 性淋巴瘤、特发性出血性肉瘤、汗腺癌、隆突性皮肤纤维 肉瘤、血管肉瘤等
❖ 黑素瘤由皮肤和其他器官黑素细胞产生的肿瘤。原发性黑 素瘤均由黑素细胞增生所致，其表现为色素浓重的逐渐增 大的结节，周围可绕以红晕。其发病率虽较基底细胞癌、 鳞状细胞癌低，但恶性度大，转移发生早，死亡率高
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白癜风
通过坏境、遗传、和精神因素的相互作用而导致的自 身免疫性黑色素细胞损伤（最近发现部分白癜风患者血清 中有酪氨酸酶抗体），且与白癜风临床类型和分期密切相 关表现的皮肤或头发的白色斑块.病因复杂，大多无家族 历史，患者同胞和其他一级亲属患病率为1.8%。较普通 人群高9倍已定位的白癜风易感基因分别位于染色体17pB （VAMAS1),1p（AIST）,7(AIS2),8(AIS3),4(AIS4),但 至今未确定其致病基因
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❖ radiation is considered because dark skin offers more protection from UV irradiation at or near the equator, and pale skin protects people from vitamin D deficiency at higher latitudes
Europeans, and can therefore be considered ancestry
informative marker(AIMs)
❖ Soejima 等(2006)随机选择了101 个南非开普敦的 Xhosans人(XH) 、101个欧洲人( EU) 、121个加纳人 ( GH位于非洲西部 ) 、80个中国人(CH) 、Sri Lanka斯 里兰卡(南亚次大陆南端印度洋上的岛国 )55个Uygurs (U Y维吾尔族 )人、54 个Sinhalese (SH僧伽罗人 ,南亚 斯里兰卡人口占多数的民族 ) 人和58个Tamil s ( TA南亚 民族之一 ) 人的DNA 做了单核苷酸多态性分析
黑色素是动物皮肤或者毛发中存在的一种黑褐色的色素， 由一种特殊的细胞即黑色素细胞生成并且储存在其中正是 由于黑色素的存在，皮肤才有了颜色。
肤色(skin color)被认为是与人种差别具有重要关系的标志。 黑色素颗粒的其数量、密度、分布等决定着肤色。
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黑色素的代谢过程：
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❖ 白化病的发病是由于黑色素代谢障碍所致。正常人体内的 黑色素由黑色素细胞合成，黑色素细胞内有黑素小体，它 含有酪氨酸酶，这种酶能将酪氨酸转变成黑色素。白化病 患者体内黑色素细胞数目正常，细胞内也有黑素小体，但 由于控制酪氨酸酶的基因发生突变，不能合成酪氨酸酶， 于是黑素小体中酪氨酸酶缺乏，不能使酪氨酸转变成黑色 素
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南非开普敦 非洲西部
维吾尔族（中亚 ） 南亚 南亚
Ancestral alleles (111A of SLC24A5 and 374L of SLC45A2) are indicated by blue, and derived alleles (111T of SLC24A5 and 374F of SLC45A2) are indicated by red
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色斑
色斑就是周围颜色不同的斑点。色斑包括雀斑、黑斑、黄 褐斑和老年斑等，属色素障碍性皮肤病。 一般来说雀斑大多出现于皮肤较白的脸上,脸部的表皮层最 薄，毛细血管最丰富，也最易形成色素沉着 雀斑：常染色体显性遗传性皮肤病，常幼时出现，多见于 青少年面、颈、手背等暴露部位。为淡褐色或深褐色斑点， 多散在对称分布，具有遗传倾向。春夏加重、秋冬变浅。 黄褐斑：是一种后天性局限性色素增多疾病，是在一种女 性人群中最为常见的皮肤病，尤其是怀孕第2～5个月的女 性，以称蝴蝶斑、妊娠斑、肝斑等，这几种是同一种病， 根据形态、年龄段特征等不同而命名。
❖ Slaty（TRP-2/DT），定位于人类的13q32.1 ，小鼠的第 14 号染色体的slaty 位点，TRP-2 功能现已确定为DT（多
巴色素异构酶） 。DT 能使含有羧酸前体DHICA （二羟基
吲哚羧酸 ）迅速掺入生物合成的黑素内, 对减少这些中间产 物细胞毒性有着重要意义。
❖ Pmel -17 （stablin）定位于人第12 号染色体, 小鼠定位在
4
在酪氨酸酶上的调节
SLC24A5 and SLC45A2
酪氨酸家族
albino ( TYR) brown ( TRP -1 /gp75) slaty ( TRP -2 /DT) Pmel-17( stablin)
黑色素皮质激素受体基因1 (Melanocortin 1 receptor, MC1R) 抗坏血酸
第l0号染色体silver 位点附近。功能目前尚不清楚, 推测可
能参与黑素生成途径终末步骤的调节
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❖ 人的SLC24A5 and SLC45A2 基因位于染色体15q21. 1 , 编码500 个氨基酸
❖ The two genes SLC24A5 and SLC45A2 were recently
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❖ MCR编码黑色素皮质激素受体家族，与黑色素合成 有关的受体主要是MC1R。MC1R 又称促黑素细胞 激素受受体, 也是由毛色扩展位点编码而成，犬 MC1R 基因定位到犬5 号染色体上, 它是一种由 317 个氨基酸构成的肽类物质,当促黑色素细胞激素 与细胞膜上的受体( G 蛋白)结合时, 激活膜上的环 腺苷酸酶系统, 产生cAMP,进一步激活酪氨酸激酶, 它们二者的结合实现了对毛色的调控。
identified as major determinants of pigmentation in
humans and in other vertebrates. The allele p.A111T and
p.L374F are both nearly fixed in light-skinned
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以抗坏血酸（维生素C）为例，如在这一反应中加入抗坏血 酸，就会阻止多巴进一步氧化为多巴色素，并使已合成的多 巴酶被还原为多巴，并能降低血清中的氧化酶的含量，影响 酪氨酸酶的活性以致黑色素不能合成 紫外线：一般情况下，紫外线能使黑色素细胞内酪氨酸酶活 性增强，使黑色素细胞增多，黑色体生成旺盛，移动加快。 铜离子：酪氨酸酶是以铜离子作为辅基的，其活性与铜离子 密切相关。研究表明白癜风患者血液和皮肤中铜或铜蓝蛋白 值低于健康人对照组，至于铜、铜蓝蛋白值降低的原因可能 与营养紊乱、或是铜的体内代谢失调及遗传缺陷等因素有关。 基化合物：人体表皮内有一种有机化合物—基化合物，特别 是其中的谷光甘肽，能通过络合铜离子而抑制酪氨酸酶活性， 有人测定皮肤基含量，发现白癜风患者受损皮肤中基含量比 正常人高。