Reseptor melanokortin 1 (MC1R), juga dikenali sebagai reseptor hormon perangsang melanosit (MSHR), reseptor peptida pengaktif melanin, atau reseptor melanotropin, merupakan reseptor berganding protein G yang berpadu dengan serumpun hormon peptid pituitari yang dikenali sebagai melanokortin, yang mencakupi hormon adrenokortikotropik (ACTH) dan pelbagai jenis hormon perangsang melanosit (MSH). MC1R merupakan salah satu protein terpenting yang terlibat dalam menentukan warna kulit dan bulu mamalia. Ia terletak pada membran plasma sel-sel tertentu yang dikenali sebagai melanosit, yang menghasilkan pigmen melanin melalui proses yang dikenali sebagai melanogenesis. Ia berfungsi dengan mengawal jenis melanin yang dihasilkan, malah pengaktifannya menyebabkan melanosit beralih dari menghasilkan feomelanin kuning atau merah yang sejadi kepada eumelanin perang atau hitam sebagai gantinya.
Ligan
Agonis
- α-MSH - agonis lengkap peptida tak berpilih
- Afamelanotida - agonis lengkap peptida tak berpilih
- BMS-470,539 - agonis lengkap molekul kecil berpilih
- Bremelanotida - agonis lengkap peptida tak berpilih
- Melanotan II - agonis lengkap peptida tak berpilih
Antagonis
- Peptida pengisyarat agouti - antagonis peptida tak berpilih
Fungsi
Dalam mamalia
Protein MC1R terletak di dalam membran sel, dan diisyaratkan oleh hormon perangsang melanosit (MSH) yang dirembeskan oleh kelenjar pituitari.[4] Apabila diaktifkan oleh mana-mana jenis MSH, selalunya α-MSH, MC1R melancarkan suatu lata pengisyaratan kompleks yang membawa lepada penghasilan pigmen eumelanin yang perang atau hitam. Sebaliknya, MC1R juga boleh ditentang oleh peptida pengisyarat agouti (ASIP) yang mengembalikan sel itu kepada menghasilkan feomelanin yang kuning atau merah.
Sifat ASIP yang mengisyaratkan nadi melalui MC1R menghasilkan corak berjalur-jalur hitam kuning agouti yang diamati pada kebanyakan bulu mamalia. Bagi sesetengah spesies, pengisyaratan ASIP tidak bersifat nadi, tetapi terhad pada anggota-anggota tertentu. Ini nyata sekali terutamanya pada kuda, yang mana seseekor kuda bay berkaki, bersurai dan berekor hitam, tetapi berbadan kemerahan. Antara yang terkecuali ialah rambut manusia yang tidak berjalur mahupun bercampur warna, dan oleh itu disangka sebagai dipantau oleh pengisyaratan α-MSH melalui MC1R secara eksklusif.
Di Amerika Syarikat, kira-kira 25 peratus penduduk membawa MC1R bermutasi yang menyebabkan rambut merah. Kebarangkalian lahirnya anak berambut merah sepasangan adalah kira-kira 1:64.[5]
Pada tikus mutan kuning-jingga dan manusia berambut merah, yang kedua-duanya memiliki MC1R lumpuh, menunjukkan bahawa kedua-dua genotip mempamerkan kurangnya kepekaan kepada perangsang beracun serta lebihnya kesambutan analgesia kepada analgetik metabolit morfin.[6] Pengamatan-pengamatan ini mengusulkan suatu peranan untuk MC1R mamalia di luar sel pigmen, namun belum diketahui mekanisme sebenar yang dilalui oleh protein itu untuk boleh melaraskan perasaan sakit. Orang yang ada tetua dan tidak berambut merah adalah 85% barangkalinya membawa gen MC1R cangga yang berkaitkan rambut merah. Mereka yang tiada tetua dan tidak berambut merah pula berkebarangkalian 18% membawa gen MC1R cangga yang berkaitkan rambut merah.[7]
Dalam organisma lain
MC1R mempunyai fungsi yang agak berbeza dalam haiwan-haiwan berdarah sejuk seperti ikan, amfibia dan reptilia, di mana pengaktifan MC1R oleh α-MSH menyebabkan rembesan melanosom berisi eumelanin ke seluruh dalaman sel-sel pigmen (iaitu melanofor). Ini memberi kulit haiwan itu warna yang lebih gelap, malah sering berlaku sebagai tindak balas kepada perubahan dalam angin atau persekitaran. Perubahan warna mengikut jiwa sedemikian mengimplikasikan MC1R sebagai pengantara utama dalam pewarnaan krip adaptif. Peranan ASIP dalam berpadu dengan MC1R dalam mengawal adaptasi ini tidak jelas, tetapi setidak-tidaknya pada ikan teleos, antagonisme berfungsi dibekalkan oleh hormon penumpu melanin. Ini mengisyarat melalui reseptornya untuk mengumpulkan semua melanosom ke arah suatu kawasan kecil di tengah-tengah melanofor, maka menyebabkan haiwan itu berupa lebih cerah keseluruhannya.[8] Sotong menghasilkan kesan kepigmenan yang seumpamanya, tetapi lebih dramatis, dengan menggunakan otot-ototnya untuk cepat meregang-kendurkan kromatofornya yang berpigmen. MC1R tidak kelihatan memainkan peranan dalam perubahan warna yang cepat dan menakjubkan yang diamati pada invertebrata ini.
Genetik pigmentasi
Ekspresi gen MC1R dikawal selia oleh faktor transkripsi bersekutu mikroftalmia (MITF).[9][10] Mutasi gen MC1R boleh menghasilkan suatu reseptor yang sentiasa berisyarat walaupun tidak dirangsang, ataupun mengurangkan aktiviti reseptor itu. Alel untuk MC1R yang aktif juzuknya diwarisi secara dominan dan menyebabkan warna bulu hitam, sementara alal untuk MC1R disfungsi pula secara resesif dan menyebabkan warna bulu cerah. Telah dilaporkannya antara varian-varian MC1R yang berkaitkan warna-warna bulu hitam, merah/kuning mahupun cerah pada pelbagai spesies haiwan, termasuklah:
- tikus makmal[11]
- anjing[12][13]
- kucing besar[14]
- kuda[15]
- lembu[16]
- ayam[17]
- burung bananaquit[18]
- burung gyrfalcon[19]
- beruang Kermode[20]
- tikus kocek batu[21]
- Arnab ternakan[22]
Sebuah kajian ke atas individu-individu berbangsa British dan Ireland yang saling tidka bertalian kekerluargaan mendapati bahawa 80% mereka yang berambut merah dan/atau kulit cerah yang sukar memerang mempunyai suatu varian gen MC1R yang disfungsi, berbanding dengan kurang daripada 20% pada mereka yang berambut coklat atau hitam, dan kurang daripada 4% pada mereka yang mudah memerang kulitnya.[7]
Model "keluar dari Afrika" mengusulkan bahawa spesies manusia berakar-umbi di Afrika lalu berhijrah ke utara untuk menduduki Eropah dan Asia. Adalah kemungkinan besar bahawa para penghijrah ini memiliki suatu varian MC1R yang berfungsi, dan oleh yang demikian, kulit dan rambut yang gelap seperti yang dilihat pada kaum-kaum pribumi Afrika masa kini. Sementara manusia berhijrah ke utara, kurangnya sinaran matahari di Eropah dan Asia Utara melenturkan tekanan pemilihan ke atas MC1R aktif, maka membolehkan gen itu bermutasi menjadi varian-varian disfungsi tanpa penalti pembiakan, lalu membiak melalui perubahan genetik.[23] Kajian menunjukkan bahawa alel MC1R Arg163Gln mempunyai kekerapan tinggi di Asia Timur dan mungkin sebahagian daripada evolusi kulit cerah dalam kalangan masyarakat Asia Timur.[24] Tidak terdapat bukti akan terdapatnya pemilihan positif terhadap alel-alel MC1R di Eropah[25] mahupun kaitan antara MC1R dan evolusi kulit cerah di kalangan masyarakat Eropah.[26]
Rujukan
- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000258839 - Ensembl, May 2017
- ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM): 155555
- ^ "The Red Hair Polymorphisms". Diarkibkan daripada yang asal pada 2019-09-13. Dicapai pada 20 July 2013.
- ^ Mogil JS, Ritchie J, Smith SB, Strasburg K, Kaplan L, Wallace MR, Romberg RR, Bijl H, Sarton EY, Fillingim RB, Dahan A (2005). "Melanocortin-1 receptor gene variants affect pain and mu-opioid analgesia in mice and humans". J. Med. Genet. 42 (7): 583–7. doi:10.1136/jmg.2004.027698. PMC 1736101. PMID 15994880.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ a b Valverde P, Healy E, Jackson I, Rees JL, Thody AJ (1995). "Variants of the melanocyte-stimulating hormone receptor gene are associated with red hair and fair skin in humans". Nat. Genet. 11 (3): 328–30. doi:10.1038/ng1195-328. PMID 7581459.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Logan DW, Burn SF, Jackson IJ (2006). "Regulation of pigmentation in zebrafish melanophores". Pigment Cell Res. 19 (3): 206–13. doi:10.1111/j.1600-0749.2006.00307.x. PMID 16704454.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Aoki H, Moro O (2002). "Involvement of microphthalmia-associated transcription factor (MITF) in expression of human melanocortin-1 receptor (MC1R)". Life Sci. 71 (18): 2171–9. doi:10.1016/S0024-3205(02)01996-3. PMID 12204775.
- ^ Hoek KS, Schlegel NC, Eichhoff OM; dll. (2008). "Novel MITF targets identified using a two-step DNA microarray strategy". Pigment Cell Melanoma Res. 21 (6): 665–76. doi:10.1111/j.1755-148X.2008.00505.x. PMID 19067971. Explicit use of et al. in:
|author=(bantuan)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Robbins LS; Nadeau JH; Johnson KR; Kelly MA; Roselli-Rehfuss L; Baack E; Mountjoy KG; Cone RD (1993). "Pigmentation phenotypes of variant extension locus alleles result from point mutations that alter MSH receptor function". Cell. 72 (6): 827–834. doi:10.1016/0092-8674(93)90572-8. PMID 8458079.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Newton JM, Wilkie AL, He L, Jordan SA, Metallinos DL, Holmes NG, Jackson IJ, Barsh GS (2000). "Melanocortin 1 receptor variation in the domestic dog". Mamm. Genome. 11 (1): 24–30. doi:10.1007/s003350010005. PMID 10602988.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Schmutz SM, Berryere TG (2007). "The genetics of cream coat color in dogs". J. Hered. 98 (5): 544–8. doi:10.1093/jhered/esm018. PMID 17485734.
- ^ Eizirik E, Yuhki N, Johnson WE, Menotti-Raymond M, Hannah SS, O'Brien SJ (2003). "Molecular genetics and evolution of melanism in the cat family". Curr. Biol. 13 (5): 448–53. doi:10.1016/S0960-9822(03)00128-3. PMID 12620197.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ "Pleiotropic effects of the melanocortin 1 receptor (MC1R) gene on human pigmentation". Hmg.oxfordjournals.org. Dicapai pada 2013-04-01.
- ^ Klungland H, Våge DI, Gomez-Raya L, Adalsteinsson S, Lien S (1995). "The role of melanocyte-stimulating hormone (MSH) receptor in bovine coat color determination". Mamm. Genome. 6 (9): 636–9. doi:10.1007/BF00352371. PMID 8535072.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Takeuchi S, Suzuki H, Yabuuchi M, Takahashi S (1996). "A possible involvement of melanocortin 1-receptor in regulating feather color pigmentation in the chicken". Biochim. Biophys. Acta. 1308 (2): 164–8. doi:10.1016/0167-4781(96)00100-5. PMID 8764834.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Theron E, Hawkins K, Bermingham E, Ricklefs RE, Mundy NI (2001). "The molecular basis of an avian plumage polymorphism in the wild: a melanocortin-1-receptor point mutation is perfectly associated with the melanic plumage morph of the bananaquit, Coereba flaveola". Curr. Biol. 11 (8): 550–7. doi:10.1016/S0960-9822(01)00158-0. PMID 11369199.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Johnson JA, Ambers AD, Burnham KK (2012). "Genetics of plumage color in the Gyrfalcon (Falco rusticolus): analysis of the melanocortin-1 receptor gene". J. Hered. 103 (3): 315–21. doi:10.1093/jhered/ess023. PMID 22504110.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Ritland K, Newton C, Marshall HD (2001). "Inheritance and population structure of the white-phased "Kermode" black bear". Curr. Biol. 11 (18): 1468–72. doi:10.1016/S0960-9822(01)00448-1. PMID 11566108.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Nachman MW, Hoekstra HE, D'Agostino SL (2003). "The genetic basis of adaptive melanism in pocket mice". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100 (9): 5268–73. doi:10.1073/pnas.0431157100. PMC 154334. PMID 12704245.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Fontanesi L, Tazzoli M, Beretti F, Russo V (2006). "Mutations in the melanocortin 1 receptor (MC1R) gene are associated with coat colours in the domestic rabbit (Oryctolagus cuniculus)". Anim. Genet. 37 (5): 489–93. doi:10.1111/j.1365-2052.2006.01494.x. PMID 16978179.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Jablonski, N. G. (5 May 2010). "Colloquium Paper: Human skin pigmentation as an adaptation to UV radiation". Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (Supplement_2): 8962–8968. doi:10.1073/pnas.0914628107. PMC 3024016. PMID 20445093. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (bantuan) - ^ Peng S, Lu XM, Luo HR, Xiang-Yu JG, Zhang YP (2001). "Melanocortin-1 receptor gene variants in four Chinese ethnic populations". Cell Res. 11 (1): 81–4. doi:10.1038/sj.cr.7290070. PMID 11305330. Unknown parameter
|month=ignored (bantuan)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Harding RM, Healy E, Ray AJ, Ellis NS, Flanagan N, Todd C, Dixon C, Sajantila A, Jackson IJ, Birch-Machin MA, Rees JL (2000). "Evidence for variable selective pressures at MC1R". Am. J. Hum. Genet. 66 (4): 1351–61. doi:10.1086/302863. PMC 1288200. PMID 10733465.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Norton HL, Kittles RA, Parra E, McKeigue P, Mao X, Cheng K, Canfield VA, Bradley DG, McEvoy B, Shriver MD (2007). "Genetic evidence for the convergent evolution of light skin in Europeans and East Asians". Mol. Biol. Evol. 24 (3): 710–22. doi:10.1093/molbev/msl203. PMID 17182896. Unknown parameter
|month=ignored (bantuan)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
Pautan luar
- "Melanocortin Receptors: MC1". IUPHAR Database of Receptors and Ion Channels. International Union of Basic and Clinical Pharmacology.
- Melanocortin+Receptor+1 dalam Tajuk Subjek Perubatan (MeSH) di Perpustakaan Perubatan Negara AS