Un approccio chimico allo studio delle feomelanine, i pigmenti dei capelli rossi Lucia Panzella Dipartimento di Chimica Organica e Biochimica Università di Napoli Federico II Amedeo Modigliani Giovane dai capelli rossi in vestito da sera, 1918, Barnes Foundation, Philadelphia, USA
2001 Laurea in chimica 2003 Borsa di studio per attività di ricerca presso il Dipartimento di Chimica Organica e Biochimica della Federico II 2004 Dottorato di ricerca in Scienze Chimiche 2007 Premio L Oreal Italia Per le Donne e la Scienza 2008 Dottorato di ricerca in Dermatologia Sperimentale 2009 2010 Borsa di studio per attività di ricerca presso il Dipartimento di Patologia Sistematica della Federico II Borsa di studio per attività di ricerca presso il Dipartimento di Chimica Organica e Biochimica della Federico II
10 anni di chimica dei composti catecolici: dagli antiossidanti 2001 Laurea in chimica 2003 Borsa di studio per attività di ricerca presso il Dipartimento di Chimica Organica e Biochimica della Federico II 2004 Dottorato di ricerca in Scienze Chimiche alle melanine 2007 Premio L Oreal Italia Per le Donne e la Scienza 2008 Dottorato di ricerca in Dermatologia Sperimentale 2009 2010 Borsa di studio per attività di ricerca presso il Dipartimento di Patologia Sistematica della Federico II Borsa di studio per attività di ricerca presso il Dipartimento di Chimica Organica e Biochimica della Federico II
I capelli rossi: dall uomo di Neanderthal ad oggi Scarsa capacità di abbronzarsi Bassi valori di minima dose eritemigena (MED) Elevata suscettibilità al danno attinico e ai tumori cutanei FEOMELANINE
I pigmenti caratteristici dei capelli rossi: le feomelanine Feomelanine: pigmenti di colore giallo-rosso contenenti azoto e zolfo, solubili in alcali Eumelanine: pigmenti scuri contenenti azoto, insolubili in tutti i solventi Prota, G. Melanins and Melanogenesis. Academic Press, San Diego (CA), 1992 EUMELANINE FEOMELANINE Fotoprotettive Fototossiche La definizione della struttura delle feomelanine è fondamentale per la definizione del loro ruolo biologico
La chimica delle melanine a Napoli Rodolfo Nicolaus Giuseppe Prota Bakunin, M.; Dragotti, G. Melanic pigments. Rendiconto dell'accademia delle Scienze Fisiche e Matematiche, Naples 1904, 10, 222-240 Maria Bakunin
Biosintesi delle melanine 5:1 Prota, G. Melanins and Melanogenesis. Academic Press, San Diego (CA), 1992
Principali difficoltà nell analisi strutturale delle feomelanine Presenza in livelli molto bassi nei tessuti cutanei (<1%) Forte aggregazione con la matrice proteica Miscela complessa di polimeri eterogenei POSSIBILI APPROCCI Degradazione chimica Studio della chimica ossidativa dei precursori monomerici
Degradazione chimica
Degradazione chimica dei pigmenti melanici Melanina o tessuto pigmentato (ad es. capelli) H 2 O 2 1.5%/NaOH 1 M (per 24 h) Na 2 S 2 O 5 Acidificazione con H 3 PO 4 85% fino a ph 4 Filtrazione Analisi HPLC EUMELANINE PTCA Napolitano, A.; Pezzella, A.; Vincensi, M. R.; Prota, G. Tetrahedron 1995, 51, 5913-5920 FEOMELANINE BTCA Napolitano, A.; Vincensi, M. R.; d Ischia, M.; Prota, G. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 6799-6802 Napolitano, A.; Vincensi, M. R.; Di Donato, P.; Monfrecola, G.; Prota, G. J. Invest. Dermatol. 2000, 114, 1141-1147 TTCA
Degradazione chimica dei pigmenti melanici PTCA BTCA Capelli rossi Colonna: C18 Hydro (endcapping polare), 250 mm 4.6 mm, 5µm; Eluente: acido formico 1% (ph 2.8)- metanolo 97:3; Velocità di flusso: 0.7 ml/min; Rivelazione: UV, λ = 280, 254 nm Panzella, L.; Manini, P.; Monfrecola, G.; d Ischia, M.; Napolitano, A. Pigment Cell. Res. 2007, 20, 128-133
Identificazione di un nuovo marker strutturale delle feomelanine PTCA BTCA Capelli rossi FEOMELANINE BTCA-2 2-S-cisteinildopa BTCA 5-S-cisteinildopa
Sintesi del BTCA e del BTCA-2 5-S-cisteinildopa o 2-S-cisteinildopa Rese 57-60% Greco, G.; Panzella, L.; Napolitano, A.; d Ischia, M. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 3095-3097
Analisi di BTCA e BTCA-2 in feomelanine naturali e sintetiche Sample Yields (ng/mg) a BTCA BTCA-2 Red human hair 600 420 Recessive yellow mouse hair Lethal yellow mouse hair 4000 830 3200 700 Chicken feathers 7700 1400 Dopa/cys pheomelanin 285500 51000 a Shown are the mean values for three separate experiments with SD 10%. 1.4:1 5:1 Greco, G.; Wakamatsu, K.; Panzella, L.; Shosuke, I.; Napolitano, A.; d Ischia, M. Pigment Cell. Melanoma Res. 2009, 22, 319-327
Analisi di BTCA e BTCA-2 in capelli rossi Capelli rossi BTCA-2 BTCA Capelli rossi a 5 mm dallo scalpo 1 : 1 1 : 5 Il rapporto tra i BTCA varia durante la crescita del capello Greco, G.; Wakamatsu, K.; Panzella, L.; Shosuke, I.; Napolitano, A.; d Ischia, M. Pigment Cell. Melanoma Res. 2009, 22, 319-327
Analisi di BTCA e BTCA-2 in capelli rossi Le rese di BTCA diminuiscono con la crescita del capello, mentre quelle di BTCA-2 non variano Scalpo Punta Rese (ng/mg capelli) 1-5 5-9 9-13 13-17 17-21 21-25 25-29 Distanza dallo scalpo (cm) 29-33 Greco, G.; Wakamatsu, K.; Panzella, L.; Shosuke, I.; Napolitano, A.; d Ischia, M. Pigment Cell. Melanoma Res. 2009, 22, 319-327
Analisi di BTCA e BTCA-2 in capelli rossi esposti alla radiazione solare Rese (ng/mg capelli) BTCA BTCA-2 Prima Dopo Le rese di BTCA diminuiscono dopo esposizione solare, mentre quelle di BTCA-2 non variano Greco, G.; Wakamatsu, K.; Panzella, L.; Shosuke, I.; Napolitano, A.; d Ischia, M. Pigment Cell. Melanoma Res. 2009, 22, 319-327
FEOMELANINE 2-S-cisteinildopa Componente stabile 5-S-cisteinildopa Componente fotodegradabile
Studio della chimica ossidativa dei precursori monomerici
Spettri di assorbimento UV-visibile di feomelanine naturali e sintetiche Feomelanina sintetica da 5-S-cisteinildopa Feomelanina sintetica da 5-S-cisteinildopa + Zn 2+ Feomelanina naturale da capelli rossi Napolitano, A.; De Lucia, M.; Panzella, L.; d Ischia, M. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 593-599
Ossidazione della 5-S-cisteinildopa in presenza di Zn 2+ 390 nm 15 min 302 nm 356 nm 3 h 8 h Napolitano, A.; De Lucia, M.; Panzella, L.; d Ischia, M. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 593-599
Ossidazione della 5-S-cisteinildopa in assenza di Zn 2+ 309 nm 339 nm 30 s 5 min 305 nm 1 h Napolitano, A.; De Lucia, M.; Panzella, L.; d Ischia, M. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 593-599
Contributo delle ipotetiche unità strutturali al cromoforo delle feomelanine Feomelanina naturale da capelli rossi 3-osso-3,4-diidrobenzotiazina (λ max 299 nm) benzotiazolo (λ max 303 nm) 2,2 -bi(2h-1,4-benzotiazina) (λ max 346 nm) tricocromo (λ max 450 nm)
Grazie a Prof. Marco d Ischia Prof. Alessandra Napolitano Dott. Alessandro Pezzella Dott. Paola Manini Dott. Marianna Arzillo Dott. Luigia Capelli Dott. Giorgia Greco There is only one thing worse than coming home from the lab to a sink full of dirty dishes, and that is not going to the lab at all. " Chien Shiung Wu (1912-1997)