У меланіна, який захищає нас від ультрафіолету, знайшли в буквальному сенсі «темну сторону». Виявилося, що молекули пігменту можуть вбирати енергію СФ-випромінювання і пошкоджувати клітинну ДНК в той час, коли ми вже давно пішли з сонця в тінь.
Ультрафіолет небезпечний тим, що викликає мутації в ДНК, зшиваючи міцним хімічним ковалентним зв'язком знаходяться поруч нуклеотидні «букви» генетичного коду. Відбувається так не з усякими нуклеотидами, а тільки з двома з чотирьох, тіміном і цитозином, але цього цілком достатньо для вельми неприємних наслідків. Молекули, що ремонтують (репаріюють) ДНК, можуть вирізати і відновити пошкоджену ділянку, але буває так, що в процесі реплікації (синтезу нової ДНК), транскрипції (синтезу РНК на ДНК) або тієї ж репарації на місці зшитих нуклеотидів виникає мутація - заміщення їх на неправильні «нуклеотидні» літери. Як наслідок, розвивається рак. Власне, саме утворення дімерів - зшитих нуклеотидних пар - вважається головною причиною виникнення меланомних пухлин.
Здавалося б, потрібно тільки сховатися від СФ-випромінювання (або покрити себе сонцезахисним кремом), щоб небезпека минула. Однак не все так просто. Дослідники з Єльського університету виявили дивну річ: виявилося, що в мишачих меланоцитах характерні пошкодження ДНК виникають навіть через кілька годин після опромінення. Необхідно підкреслити, що мова йде не про віддалені вторинні наслідки, а про хімічне перетворення, яке викликає сам ультрафіолет. Тобто випромінювання немає, а реакція, ініційована ним, триває.
Експерименти привели Дугласа Бреша (Douglas Brash) і його колег до меланіну, того самого пігменту, чиє завдання - поглинати УФ-промені. Саме від нього, як з'ясувалося, залежить «тіньове» утворення зшитих пар нуклеотидів. Причому така реакція має місце не тільки в меланоцитах, які синтезують пігмент, але і в кератиноцитах, які складають основну масу епідермісу шкіри і які отримують пігмент від меланоцитів. У статті в Science автори пишуть, що обидва види меланіну, і еумеланін (коричневий), і феомеланін (жовтий), провокували зшивки нуклеотидів, причому жовтий меланін пошкоджував ДНК сильніше. Світла форма пігменту домінує у рижеволосих людей (меланін забарвлює не тільки шкіру, але і волосся, і райдужну оболонку ока), які за статистикою більш схильні до раку шкіри. Про те ж говорять і досліди з мишами, чиї клітини синтезували переважно жовтий меланін - і ось тепер цьому факту знайшлося молекулярне пояснення.
Меланін діє не поодинці. Сонячне світло, яке долітає до земної поверхні, несе в собі УФ-випромінювання, яке можна розділити на довгохвильове і середньохвильове (або ультрафіолет типу А і типу В). І те, і інше стимулює ферменти, що виробляють вільні кисневі та азотні радикали - молекули, що відрізняються високою реакційною здатністю, які хімічним шляхом переводять меланін у збуджений стан. По суті, енергія фотону ультрафіолету переходить в молекулу пігменту в темновому процесі, і тепер цей накачаний енергією меланін може піти в ядро і зшити нуклеотиди в ДНК, спровокувавши мутацію.
Результати, отримані в експериментах на мишах, підтвердилися в дослідах на культурі меланоцитів людини. Образно кажучи, вільні радикали і меланін створюють запас небезпечної енергії ультрафіолету в шкірі, так що його дія триває навіть тоді, коли ви пішли з відкритого сонця. Виходить, що той пігмент, який захищає нас від ультрафіолету, в той же час сприяє пошкодженню ДНК.
Насправді, перші дані про те, що характерні нуклеотидні зшивки в ДНК утворюються навіть за відсутності УФ-випромінювання, були отримані ще в 1971 році. Але згодом всі так захопилися прямим впливом ультрафіолету, що про «тіньовий» ефект трохи забули. Так що, напевно, більш справедливо було б говорити, що нові експерименти не стільки відкрили цей феномен, скільки знайшли йому більш-менш детальне пояснення. Меланоми належать до холі агресивних видів пухлин, і хотілося б сподіватися, що в найближчому майбутньому вдасться знайти спосіб знешкоджувати високоактивний пігмент або запобігати його появі. Можливо, доведеться ще раз звернутися до старих добрих антиоксидантів - адже, як було сказано, кисневі радикали грають не останню роль в активізації меланіну.