趙美娟，戶晶晶，倪輝，姜澤東，王力

黑色素生成信號(hào)通路研究進(jìn)展

趙美娟1,2，戶晶晶1,2，倪輝1,2，姜澤東1,2，王力1,2

1 集美大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，福建 廈門(mén) 361021 2 福建省食品微生物與酶工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén) 361021

黑色素生成是一種在黑色素細(xì)胞中產(chǎn)生黑色素的生物合成途徑，涉及一系列復(fù)雜的酶催化和化學(xué)催化反應(yīng)。主要有5條信號(hào)通路參與調(diào)控，其中小眼相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(Microphthalmia-associated transcription factor，MITF) 是各個(gè)通路的重要靶標(biāo)。此外，許多細(xì)胞因子也參與調(diào)控黑色素生成，在黑色素細(xì)胞的發(fā)育、增殖、分化、遷移過(guò)程中發(fā)揮重要作用。結(jié)合課題組研究成果，發(fā)現(xiàn)多金屬氧酸鹽可作為一種潛在的黑色素抑制劑用于切斷黑色素生成途徑。因此，文中對(duì)黑色素生成信號(hào)通路作用機(jī)制進(jìn)行綜述，并簡(jiǎn)單介紹已報(bào)道的相關(guān)通路調(diào)控因子，以期有助于多金屬氧酸鹽在黑色素生成途徑中的應(yīng)用研究。

黑色素生成，信號(hào)通路，小眼相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子

類胡蘿卜素、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、黑色素，人體內(nèi)這4種發(fā)色團(tuán)可決定皮膚顏色，其中黑色素是最主要的成分[1]。黑素體是黑色素生成的場(chǎng)所，位于表皮基層黑色素細(xì)胞內(nèi)，黑色素生成后從黑色素細(xì)胞的樹(shù)突尖傳遞至角質(zhì)形成細(xì)胞，該過(guò)程為黑色素生成過(guò)程[2]。人的頭發(fā)、眼睛、皮膚的顏色不僅依賴于黑色素的產(chǎn)生，黑色素的含量、分布以及類型也對(duì)其有影響，此外，黑色素細(xì)胞的數(shù)量、樹(shù)突程度、相關(guān)酶的活性和黑素體的轉(zhuǎn)移均會(huì)影響色素沉著[3]。黑色素可以保護(hù)皮膚免受紫外輻射、氧化壓力等環(huán)境污染因素帶來(lái)的有害影響，但是黑色素的過(guò)量累積會(huì)導(dǎo)致許多皮膚病的出現(xiàn)，例如雀斑、老年斑、黑皮病等。為了有效控制色素沉著，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多黑色素抑制劑并應(yīng)用于化妝品以及皮膚病學(xué)治療藥物，本課題組長(zhǎng)期致力于研究多金屬氧酸鹽對(duì)酪氨酸酶的抑制作用，但是具體的抑制機(jī)理尚不明確。本文綜述了黑色素生成的相關(guān)信號(hào)通路的研究進(jìn)展，并結(jié)合課題組的研究，以期為多金屬氧酸鹽調(diào)控黑色素生成機(jī)制的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)。

1 黑色素的合成

黑素體是黑色素合成的特定場(chǎng)所，位于黑色素細(xì)胞內(nèi)，黑色素細(xì)胞位于人體表皮基層，細(xì)胞表面有許多稱為dendrites樹(shù)突的突起。當(dāng)黑色素細(xì)胞被紫外輻射等刺激時(shí)，黑色素細(xì)胞就在黑素體內(nèi)合成黑色素，并通過(guò)樹(shù)突傳遞至角質(zhì)形成細(xì)胞。黑色素包括真黑素和褐黑素，前者是一種棕黑色或深色不溶性聚合物，后者是一種紅黃色可溶性聚合物[4-5]。黑色素合成過(guò)程極其復(fù)雜，主要涉及酪氨酸酶基因家族中的3種酶，即酪氨酸酶(Tyrosinase，TYR)、酪氨酸酶相關(guān)蛋白1 (Tyrosinase-related protein-1，TRP-1)、酪氨酸酶相關(guān)蛋白2 (Tyrosinase-related protein-2，TRP-2)，這3種酶都是與膜結(jié)合的糖蛋白，其中酪氨酸酶是該反應(yīng)的關(guān)鍵酶[4]。TYR參與了2種黑色素生成過(guò)程，而TRP-1、TRP-2在真黑素合成過(guò)程中發(fā)揮重要作用，TRP-1具有5,6-二羥基吲哚-2-羧酸(DHICA)氧化酶活性，TRP-2可以快速地將多巴色素轉(zhuǎn)化為DHICA[6]。

黑色素合成主要經(jīng)歷兩個(gè)階段，第一階段是酪氨酸在酪氨酸酶的催化作用下生成L-二羥基苯丙氨酸多巴(L-dihydroxyphenylalanine，L-DOPA)，并在酪氨酸酶作用下進(jìn)一步生成多巴醌(Dopaquinone，DQ)，或者是酪氨酸酶催化酪氨酸直接氧化生成多巴醌。該階段的反應(yīng)是黑色素合成的關(guān)鍵步驟。多巴醌作為黑色素合成底物進(jìn)入第二階段反應(yīng)。第二階段又分為3個(gè)部分，當(dāng)半胱氨酸或谷胱甘肽存在時(shí)，多巴醌與其反應(yīng)生成半胱氨酰多巴或谷胱甘肽多巴，之后進(jìn)一步氧化聚合生成褐黑素；當(dāng)二者不存在時(shí)，多巴醌自身環(huán)化形成多巴色素，若多巴色素自發(fā)脫羧，形成5,6-二羥基吲哚(DHI)，在酪氨酸酶作用下進(jìn)一步氧化聚合生成黑色素(DHI黑色素)；若多巴色素在TRP-2作用下發(fā)生互變異構(gòu)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成DHICA，則在TRP-1作用下生成黑色素(DHICA黑色素)[7]。

2 黑色素形成的信號(hào)通路的調(diào)控

MITF (Microphthalmia-associated transcription factor) 是一種堿性螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子，可以同啟動(dòng)子區(qū)域的M-box基序(TYR、TRP-1、TRP-2在啟動(dòng)子區(qū)域共享的一個(gè)高度保守序列，即5′-AGTCATGTGCT-3′) 結(jié)合之后調(diào)節(jié)TYR、TRP-1、TRP-2的表達(dá)，從而調(diào)控黑色素的生成[3]。MITF是多種信號(hào)傳導(dǎo)路徑的最終靶向目標(biāo)，是黑色素生成的主要調(diào)節(jié)因子。黑色素生成涉及五大主要信號(hào)通路，除此之外還有一些比較少見(jiàn)的信號(hào)通路和其他途徑，以下將對(duì)其進(jìn)行概述。文中將5條主要的信號(hào)通路匯總為一個(gè)整體，繪制的黑色素合成途徑如圖1所示。

圖1 黑色素合成途徑

2.1 MC1R/α-MSH信號(hào)通路

這個(gè)信號(hào)通路也稱為cAMP依賴性信號(hào)通路，主要是通過(guò)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)/蛋白激酶A (PKA) 因子進(jìn)行調(diào)控。黑皮質(zhì)素1受體(MC1R)是一種七跨膜受體，可與Gas蛋白偶聯(lián)刺激腺苷酸環(huán)化酶(AC)，隨后產(chǎn)生cAMP[8]。PKA是cAMP的關(guān)鍵受體之一，cAMP是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)激活PKA的重要介質(zhì)。在cAMP不存在的情況下，PKA全酶處于無(wú)活性狀態(tài)，其兩個(gè)催化亞基與兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，PKA的調(diào)節(jié)亞基有4種同種型(即RⅠα、RⅠβ、RⅡα、RⅡβ)，催化亞基有3種同種型(即Cα、Cβ、Cγ)。cAMP結(jié)合PKA的調(diào)節(jié)亞基并誘導(dǎo)催化亞基與全酶復(fù)合物的解離，并且釋放的催化亞基被激活，最終易位至細(xì)胞核并在Ser133處磷酸化激活cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)從而調(diào)節(jié)黑色素的合成，據(jù)報(bào)道，Ser133和Ser129被認(rèn)定為CREB活化的主要磷酸位 點(diǎn)[9]。

太陽(yáng)光的紫外波長(zhǎng)分為3組：UVA (320–400 nm)、UVB (280–320 nm)、UVC (200–280 nm)，其中UVC被大氣中的臭氧層吸收，UVB輻射通過(guò)角質(zhì)形成細(xì)胞和黑色素細(xì)胞的相互作用誘導(dǎo)黑色素的生成[10]。在哺乳動(dòng)物中，UVB輻射刺激α-黑色素細(xì)胞刺激素(α-MSH) 產(chǎn)生，隨后α-MSH與黑色素細(xì)胞表面的MC1R結(jié)合激活A(yù)C，從而加速細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度增加，cAMP作為第二信使進(jìn)一步激活PKA。PKA轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，在Ser133處刺激CREB磷酸化并結(jié)合CREB結(jié)合蛋白(CBP)，增加MITF的表達(dá)，促進(jìn)黑色素生成相關(guān)酶TYR、TRP-1、TRP-2的表達(dá)進(jìn)而調(diào)節(jié)黑色素的形成[11-12]。

Lee等報(bào)道，4-羥基-3-甲氧基肉桂醛(4H3MC) 可以作用于cAMP與PKA的結(jié)合位點(diǎn)，直接抑制cAMP誘導(dǎo)的PKA全酶的解離和活化進(jìn)而抑制黑色素生成[5]。G蛋白偶聯(lián)雌激素受體(GPER) 是調(diào)節(jié)生理和紫外線誘導(dǎo)的黑色素生成的重要因子，通過(guò)cAMP-PKA通路上調(diào)TYR和MITF的表達(dá)，促進(jìn)黑色素生成[13]。此外，甘露醇、白藜蘆醇、dehydroglyasperin C[2]、曲酸衍生物KAD2[14]、查爾酮-21[15]等都可通過(guò)調(diào)控該通路來(lái)調(diào)節(jié)黑色素生成。

2.2 PI3K/Akt信號(hào)通路

PKA是主要的cAMP細(xì)胞內(nèi)靶標(biāo)，但是cAMP也可以通過(guò)PKA非依賴性機(jī)制調(diào)節(jié)黑色素生成。磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)是一種磷脂酰肌醇激酶，在肌醇環(huán)第3位羥基發(fā)生磷酸化作用，擁有磷脂酰肌醇激酶活性及絲氨酸/蘇氨酸激酶活性。PI3K的關(guān)鍵效應(yīng)物之一是蛋白激酶B(Akt)，在外界信號(hào)及細(xì)胞內(nèi)cAMP的刺激下，PI3K被激活產(chǎn)生3,4-二磷酸磷脂酰肌醇(PI-3,4-P2)和3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇(PI-3,4,5-P3)這兩種類脂產(chǎn)物，該產(chǎn)物與Akt結(jié)合并在Akt的Thr308和Ser473位點(diǎn)磷酸化進(jìn)而激活A(yù)kt[16]，其中Ser473位點(diǎn)的磷酸化作為Akt蛋白完全被激活的標(biāo) 志[17]?；罨腁kt在Ser9處磷酸化糖原合酶激酶3β(GSK3β)并促進(jìn)其喪失活性，GSK3β活性的降低增強(qiáng)MITF與M-box的結(jié)合力。GSK3β既不調(diào)節(jié)MITF啟動(dòng)子的活性，也不調(diào)節(jié)MITF的內(nèi)在轉(zhuǎn)錄活性，但是會(huì)與MITF協(xié)同刺激酪氨酸酶啟動(dòng)子，GSK3β使MITF的Ser298位點(diǎn)發(fā)生磷酸化作用，增強(qiáng)其與酪氨酸酶啟動(dòng)子的結(jié)合進(jìn)而調(diào)控黑色素生成[18]。

Ko等報(bào)道稱Eupafolin可抑制Akt，激活磷酸化ERK或p38 MAPK信號(hào)通路來(lái)抑制黑色素生成，它以濃度依賴性方式抑制細(xì)胞內(nèi)TYR、TRP-1、TRP-2的合成，且研究表明，Akt抑制劑與Eupafolin共同作用的抑制效果更好[19]。白介素10(IL-10)可激活PI3K/Akt途徑和JAK/Stat3途徑，前者激活經(jīng)典NF-κB途徑并滅活GSK-3β，進(jìn)一步上調(diào)黑色素生成[20]。沒(méi)食子酸、橙皮苷、植物鞘氨醇等通過(guò)該通路調(diào)控黑色素生成過(guò)程也有相關(guān)報(bào)道。

2.3 MAPK信號(hào)通路

在表皮中，角質(zhì)形成細(xì)胞響應(yīng)包括衰老在內(nèi)的各種刺激分泌大量細(xì)胞因子，稱為干細(xì)胞因子(SCF)，其在調(diào)節(jié)人黑色素細(xì)胞的生命周期以及其他因素中起關(guān)鍵作用。MAPK信號(hào)途徑中的激酶MEK和ERK涉及黑色素細(xì)胞受體的激活，配體通過(guò)與受體細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合激活復(fù)雜機(jī)制(Ras-Raf-MEK-ERK)，從而導(dǎo)致MITF上調(diào)[21]。當(dāng)信號(hào)配體SCF與細(xì)胞表面上的c-Kit受體結(jié)合時(shí)，信號(hào)開(kāi)始，其中Ras激活B-raf激酶，然后激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級(jí)聯(lián)。MAPK家族蛋白，包括細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)，c-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38。ERK或JNK活化(即磷酸化)觸發(fā)MITF的表達(dá)，導(dǎo)致其降解并隨后下調(diào)黑色素生成。與該通路相反，ERK的激活可導(dǎo)致CREB的磷酸化，磷酸化的CREB與MITF啟動(dòng)子區(qū)域的CRE共有基序結(jié)合以上調(diào)表達(dá)MITF基因。p38的磷酸化激活MITF表達(dá)，反過(guò)來(lái)上調(diào)黑色素生成相關(guān)蛋白，進(jìn)而影響黑色素合成[11]。細(xì)胞內(nèi)的cAMP含量升高也會(huì)激活ERK，導(dǎo)致MITF中Ser73位點(diǎn)直接磷酸化，或者通過(guò)激活核糖體S6激酶(RSK)間接磷酸化MITF中Ser409位點(diǎn)，導(dǎo)致磷酸化MITF被蛋白酶體降解[9]。

另外一個(gè)激活MAPK通路傳導(dǎo)的途徑是內(nèi)皮素(EDN)與其受體的相互作用。EDN與其受體EDNRB(一種G蛋白偶聯(lián)受體)的相互作用是角質(zhì)形成細(xì)胞和黑色素細(xì)胞之間關(guān)鍵的旁分泌相互作用之一[22]。在內(nèi)皮素肽中，EDN-1(血管收縮肽)被認(rèn)為是重要成員，首先從血管內(nèi)皮細(xì)胞中分離出來(lái)。EDN-1與其受體結(jié)合可介導(dǎo)黑色素細(xì)胞增殖、黑色素生成、遷移等過(guò)程[23]。此外，最近的研究結(jié)果表明，由EDN-1引發(fā)的黑色素生成伴隨著MITF介導(dǎo)的糖蛋白跨膜途徑，該蛋白為非轉(zhuǎn)移性黑色素瘤蛋白b(GPNMB)，這是黑素體形成的關(guān)鍵因素。EDN-1與EDNRB結(jié)合并觸發(fā)多磷酰肌醇的水解，其通過(guò)活化的磷脂酶C的作用產(chǎn)生肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG)，其分別聚集細(xì)胞內(nèi)Ca2+并激活PKC?；罨腜KC直接磷酸化RAF或RAF-1，進(jìn)而導(dǎo)致MAPK級(jí)聯(lián)的激活[5,22]。

EDN-1和SCF之間存在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的相互作用，它通過(guò)EDN-1誘導(dǎo)的PKC激活和SCF誘導(dǎo)的c-kit自身磷酸化(激活)之間的串?dāng)_協(xié)同刺激DNA和黑色素合成[24]。該過(guò)程啟動(dòng)MAPK級(jí)聯(lián)以進(jìn)一步作用于黑色素生成的下游途徑。

目前已有許多抑制劑被證實(shí)是通過(guò)調(diào)控該通路來(lái)影響黑色素生成的，例如，IBMX以計(jì)量依賴性方式減弱MEK/ERK和PI3K/Akt信號(hào)分子磷酸化，下調(diào)TYR、TRP-1、TRP-2、MITF及其上游轉(zhuǎn)錄因子CREB[25]。研究表明，白藜蘆醇處理HT-144細(xì)胞可使其以濃度依賴性抑制其增殖，通過(guò)調(diào)控MEK/ERK通路加強(qiáng)CREB的表達(dá)[26]。槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷(QCGG)通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)相關(guān)蛋白激酶(ERK)激活，降低酪氨酸和酪氨酸相關(guān)蛋白的表達(dá)，隨后下調(diào)CREB、p38和MITF，從而減少黑色素合成[1]等。

2.4 Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnts是富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，在胚胎發(fā)育過(guò)程中具有重要功能，特別是神經(jīng)嵴細(xì)胞。Wnt信號(hào)通路影響細(xì)胞命運(yùn)、增殖、分化及遷移[27]。Wnt蛋白調(diào)節(jié)的信號(hào)通路包括經(jīng)典通路(β-catenin依賴性通路)和非經(jīng)典通路(β-catenin非依賴性通路)。Wnt蛋白與Frizzled家族的七跨膜受體及低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(LRP-5/6)結(jié)合，進(jìn)而激活Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑[28]。Wnt1/3A/7/8/8B等配體可激活經(jīng)典Wnt信號(hào)傳導(dǎo)，Wnt4/5A/5B/11等配體可激活非經(jīng)典路徑。非經(jīng)典信號(hào)傳導(dǎo)具有多樣性，以黑色素瘤細(xì)胞為例，Wnt5A和Wnt3A配體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Fzd2受體，進(jìn)而阻止LRP6和β-catenin的積累[29]。Ca2+、平面細(xì)胞極性通路等途徑也可介導(dǎo)非經(jīng)典通路。經(jīng)典途徑依賴于β-catenin，在Wnt經(jīng)典途徑未激活時(shí)，β-catenin被Gsk3β在Tyr216磷酸化而使其泛素化降解。Wnt蛋白質(zhì)與G蛋白偶聯(lián)受體(Frizzled)結(jié)合激活經(jīng)典途徑，導(dǎo)致GSK3β失活(在Ser21/9磷酸化)，隨后β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中積累并易位至細(xì)胞核。在細(xì)胞核內(nèi)，β-catenin與淋巴增強(qiáng)因子-T細(xì)胞因子(LET-TCF)形成復(fù)合物增加MITF基因的表達(dá)，核β-catenin水平升高可增加MITF的表達(dá)，從而增加黑色素瘤細(xì)胞的存活和增殖，刺激黑色素生成[27,30]。

P21激活的激酶4(PAK4)是CREB的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，作用于MITF上游，激活的PAK4通過(guò)兩種不同的信號(hào)途徑促進(jìn)黑色素生成：CREB/ MITF/酪氨酸酶和β-catenin/MITF信號(hào)途徑。PAK4可通過(guò)雙重機(jī)制穩(wěn)定β-catenin，一是直接增強(qiáng)Ser675位點(diǎn)的β-catenin磷酸化，抑制其降解；二是在S33/37阻斷β-catenin的磷酸化，這是泛素化依賴性降解的指標(biāo)[10]。柚皮素在體外系統(tǒng)中沒(méi)有直接調(diào)節(jié)酪氨酸酶活性，但是在B16-F10細(xì)胞中可通過(guò)激活PI3K/Akt或Wnt/β-catenin信 號(hào)通路，刺激其細(xì)胞內(nèi)酪氨酸酶活性[27]。凡是 對(duì)該通路中所涉及因子有影響的物質(zhì)均可能會(huì) 影響其信號(hào)傳導(dǎo)，從而起到調(diào)節(jié)黑色素生成的 作用。

2.5 NO信號(hào)通路

NO是一種可擴(kuò)散的自由基，在多種細(xì)胞和組織中具有多效的生物調(diào)節(jié)作用。黑色素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞響應(yīng)炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生NO，角質(zhì)形成細(xì)胞中NO的產(chǎn)生是由紫外輻射引起的。通過(guò)激活第二信使，NO增加酪氨酸酶活性和黑色素生成，因此是影響黑色素生成的自分泌和旁分泌分子[31]。可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶(sGC)是NO的主要受體，一旦由角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生，NO直接與含有血紅素的蛋白質(zhì)sGC結(jié)合使其活性增加，進(jìn)而催化GTP轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)第二信使環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)，因此導(dǎo)致MITF表達(dá)和黑色素生成[32]。而且細(xì)胞內(nèi)cGMP水平還可影響蛋白激酶G(PKG)的活性，這種酶磷酸化可激活另一種促進(jìn)酪氨酸酶表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子——蛋白1，進(jìn)而調(diào)節(jié)黑色素的生成[4]。

通過(guò)cGMP途徑增強(qiáng)酪氨酸酶基因表達(dá)可能是NO誘導(dǎo)的黑色素生成的主要機(jī)制。但它還可能參與酪氨酸酶mRNA的誘導(dǎo)，在氧氣存在時(shí)NO與黑色素相關(guān)的代謝物DHICA反應(yīng)，導(dǎo)致黑色素樣色素的沉積。除此之外，NO還對(duì)其他信號(hào)通路有影響，有研究表明，NO途徑可提高M(jìn)C1R的表達(dá)并刺激α-MSH的分泌以增強(qiáng)黑色素生成的α-MSH途徑[33]。

2.6 黑素體轉(zhuǎn)移機(jī)制

黑素體形成是黑化過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，但黑素體必須從黑色素細(xì)胞轉(zhuǎn)移到角質(zhì)形成細(xì)胞才能促進(jìn)黑色素的生成。蛋白酶激活受體(PAR)-2通過(guò)增加角質(zhì)形成細(xì)胞對(duì)黑素體的吞噬作用誘導(dǎo)黑素體轉(zhuǎn)移，紫外輻射可刺激PAR-2表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)黑素體轉(zhuǎn)移[34]。絲氨酸蛋白酶的抑制已經(jīng)顯示導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞中蛋白酶激活受體2的活化受損，進(jìn)而導(dǎo)致黑色素細(xì)胞內(nèi)黑素體的積累。這種受體的抑制阻斷了這些細(xì)胞之間的黑素體轉(zhuǎn)移，因此也阻止了這種細(xì)胞的分散。這表明通過(guò)抑制角質(zhì)形成細(xì)胞受體-蛋白酶激活受體2是一種調(diào)節(jié)色素沉著的潛在機(jī)制[35]。

在體外模型中還證明，黑色素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞膜上的糖基化殘基對(duì)于受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是關(guān)鍵的，因此促進(jìn)黑素體轉(zhuǎn)移。凝集素和新糖蛋白也被證明可以抑制黑素體轉(zhuǎn)移[36]。

2.7 調(diào)節(jié)黑色素生成的其他途徑

上述的途徑是調(diào)控黑色素生成的主要信號(hào)通路，此外還有其他途徑也可參與黑色素生成，例如，MHY884是一種酪氨酸酶抑制劑，可在Thr23位點(diǎn)抑制Akt活化及Akt介導(dǎo)的IKK磷酸化，減弱UVB誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，導(dǎo)致NF-κB活性降低，進(jìn)而調(diào)控黑色素生成[37]。Incontinentia pigmenti (IP)和Ectodermal dysplasia (ED) 在NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)中表達(dá)缺陷而使皮膚色素沉著異常。此外，一些細(xì)胞因子在黑色素細(xì)胞增殖、分化、黑色素生成中發(fā)揮重要作用，比如，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β (TGF-β)，一種角質(zhì)形成細(xì)胞衍生因子，在沒(méi)有紫外線照射時(shí)，通過(guò)誘導(dǎo)Smad信號(hào)而抑制Pax3 (The paired box 3，配對(duì)盒3) 的褪黑細(xì)胞分化；紫外線照射激活Jun N-末端激酶激活蛋白1通路而抑制TGF-β在角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)量，最終導(dǎo)致黑色素的生成。骨形態(tài)遺傳細(xì)胞(BMP) 是TGF-β家族的重要成員，其中，BMP2、BMP6可通過(guò)調(diào)節(jié)酪氨酸酶而增加黑色素生成，BMP4則抑制黑色素生成?；境衫w維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、白血病抑制因子(LIF) 等細(xì)胞因子也會(huì)參與調(diào)控黑色素生成[38]。Pax3、Sox10可通過(guò)激活MITF的表達(dá)而調(diào)節(jié)黑色素生成。Omeprazole通過(guò)抑制ATP7A蛋白的金屬化來(lái)增加其降解，從而抑制新合成的TYR活性?？Х人岜揭阴?CAPEE) 可抑制MITF與M-box的結(jié)合而降低相關(guān)蛋白TYR、TRP-1、TRP-2的表達(dá)，但不會(huì)影響MITF的表達(dá)[11]。

3 多金屬氧酸鹽對(duì)酪氨酸酶的抑制

集美大學(xué)王力教授所在的多酸課題組致力于多酸在酶學(xué)領(lǐng)域的研究，近年來(lái)，主要圍繞Keggin型和Dawson型兩種結(jié)構(gòu)的多酸，利用酶動(dòng)力學(xué)分析研究其對(duì)酪氨酸酶的抑制類型及抑制機(jī)理。研究表明，兩種結(jié)構(gòu)的多酸對(duì)酪氨酸酶均有抑制作用。研究成果如表1[39]所示。Xing等[42]通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Keggin型多酸Na7PMo11CuO40雖然在低濃度下對(duì)酪氨酸酶的抑制效果不顯著，但是細(xì)胞內(nèi)黑色素含量卻顯著降低，且細(xì)胞毒性較低，說(shuō)明該化合物可作為一種潛在的黑色素生成抑制劑，并且可能不是通過(guò)直接抑制酪氨酸酶活性而起作用的，但其中涉及的具體機(jī)制尚待研究。隨著課題組在多酸作為酶抑制劑用于調(diào)控黑色素生成途徑的深入研究，未來(lái)在基因調(diào)控、信號(hào)通路方面研究將成為新的方向。

表1 合成化合物對(duì)酪氨酸酶的抑制效果[39]

4 總結(jié)與展望

黑色素可對(duì)皮膚起到保護(hù)作用，過(guò)少防護(hù)作用減弱，過(guò)多則引發(fā)許多皮膚疾病，近年來(lái)，調(diào)控黑色素逐漸成為研究熱點(diǎn)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多物質(zhì)可調(diào)節(jié)黑色素的生成，但是大部分物質(zhì)具有細(xì)胞毒性，無(wú)法應(yīng)用于化妝品、藥品中，且作用效果不顯著。因此，研究開(kāi)發(fā)高效、低毒性、副作用小的黑色素調(diào)控劑成為未來(lái)的研究趨勢(shì)。結(jié)合課題組的研究成果，發(fā)現(xiàn)多金屬氧酸鹽對(duì)酪氨酸酶具有顯著的抑制效果，且根據(jù)Xing等的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多酸可作為一種潛在的黑色素生成抑制劑[42]，但調(diào)控黑色素生成的具體機(jī)制尚未研究，因此，課題組接下來(lái)將會(huì)從信號(hào)通路、基因調(diào)控方面深入研究多金屬氧酸鹽對(duì)黑色素生成的調(diào)節(jié)機(jī)制，以期研制新型黑色素生成調(diào)控劑并可應(yīng)用于化妝品、藥品中，為皮膚美白、皮膚病學(xué)治療提供新方向。

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Research progress in melanogenesis signaling pathway

Meijuan Zhao1,2, Jingjing Hu1,2, Hui Ni1,2, Zedong Jiang1,2, and Li Wang1,2

1 College of Food and Biological Engineering, Jimei University, Xiamen 361021, Fujian, China 2 Fujian Key Laboratory of Food Microbiology and Enzyme Engineering, Xiamen 361021, Fujian, China

Melanogenesis is a biosynthetic pathway to produce melanin pigment in melanocyte, involving a series of intricate enzymatic and chemical catalyzed reactions. Melanogenesis involves five signaling pathways that converge on microphthalmia-associated transcription factor. In addition, many cytokines, involved in the regulation of melanogenesis, play an important role in the development, proliferation, differentiation and migration of melanocytes. Polyoxometalate can be used as a potential inhibitor of melanin production. Hence, this paper reviews the signaling pathways of melanogenesis and their regulatory mechanism, to apply polyoxometalates in the melanin production pathway, and briefly introduces the regulatory factors of related pathways.

melanogenesis, signal pathway, microphthalmia-associated transcription factor

March 4, 2019;

June 24, 2019

National Natural Science Foundation of China (No. 21871110), Fujian Key Laboratory of Food Microbiology and Enzyme Engineering (No. B19097-12).

Li Wang. Tel: +86-592-6181774; E-mail: wanglimerry@jmu.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 21871110)，福建省食品微生物與酶工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目 (No. B19097-12) 資助。

2019-07-19

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1998.Q.20190718.1619.002.html

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(本文責(zé)編 郝麗芳)