Die Wissenschaft hinter Haarfarben – Genetik unserer natürlichen Haarfarbe

Haarfarbe trägt wesentlich zu unserem gesamten visuellen Erscheinungsbild und unserer Persönlichkeit bei. So bieten uns Haarfarbenprodukte die Möglichkeit, heute die Haarfarbe unserer Wahl zu haben. Natürlich werden wir jedoch mit einer bestimmten Haarfarbe geboren, die sich von unseren Freunden, Cousins oder sogar unseren Familienmitgliedern unterscheiden kann. Der grundlegende Faktor in unserem Körper, um unsere Haarfarbe zu bestimmen, wird durch die Menge eines Pigments namens Melanin im Haar bestimmt.

Eumelanin und Phäomelanin sind die beiden Pigmente, die eine wichtige Rolle bei der Haarfärbung spielen. Interessanterweise hat jeder das Phäomelanin-Pigment im Haar, das orange und rote Haarfarbe erzeugt. Der Gehalt an schwarzem oder braunem Eumelanin bestimmt, wie dunkel das Haar sein wird und welche Haarfarbe dominiert. Wie zu erwarten, ergeben niedrige Konzentrationen des Eumelanin-Pigments blondes Haar, während hohe Konzentrationen zu dunklerem braunem Haar führen. Menschen mit natürlichen roten Haaren haben einen viel höheren Phäomelaninspiegel im Haar als Menschen mit häufigeren Haarfarben wie Braun, Blond und Schwarz. Um ein einfacheres Verständnis zu haben, hier ist ein Diagramm.

Grundlegende Haarfarben – Je nach Art und Menge der Melaninpigmente

Schwarz: Große Menge an Eumelanin
Braun: Mäßige Menge an Eumelanin
Blond: Sehr wenig Eumelanin
Rot: Meist Phäomelanin mit ein wenig Eumelanin

Was bestimmt die Menge an Melaninpigmenten in unserem Haar?

Die Wissenschaft unserer Farbe kann durch ein wenig Physik und viel Biologie und Chemie erklärt werden. Während die Absorption und Reflexion von Licht auch die Haarfarbe bestimmen, ist der primäre Faktor, um unsere grundlegende Haarfarbe zu bestimmen, durch unsere Gene. Wie oben erwähnt, gibt die Art und Menge der Melaninpigmente in unserem Haar eine Farbe. Die Gesamtmenge an Melanin und das Verhältnis zwischen Eumelanin und Phäomelanin ist einzigartig für uns und wird vollständig von unseren Genen bestimmt. Es ist, was Ihnen Ihre natürliche Haarfarbe gibt. Interessanterweise sind mehrere Gene an der Melaninproduktion beteiligt und können daher unsere Haarfarbe beeinflussen. Diese Gene schalten sich an verschiedenen Stellen in unserem Leben ein und aus – daher ändert sich die Farbe unserer Haare, wenn wir älter werden.

Die Genetik unserer natürlichen Haarfarbe

MC1R ist das am besten untersuchte Haarfarbgen beim Menschen. Melanine sind Pigmente, die von einer Aminosäure namens Tyrosin abgeleitet sind. Die Farbe der Haare hängt von der Menge und Art des von Melanozyten produzierten Melanins ab. Der Melanocortin 1-Rezeptor (MC1R) ist das Gen, das für die Bestimmung der Haarfarbe verantwortlich ist. Sie finden sich auf der Oberfläche von Melanozyten und auch in anderen Zellen und spielen eine Rolle bei der Immunfunktion beim Menschen. Es gibt drei Arten von natürlichem Melanin.

  • Eumelanin

Wenn MC1R im aktiven Zustand ist, produziert es Eumelanin, das dunkles Haar verursacht. Es ist auch verantwortlich für den Schutz der Haut vor Schäden durch ultraviolette Strahlung.

  • Phäomelanin

Wenn MC1R inaktiv ist, produzieren die Melanozyten Phäomelanin, das helles oder rotes Haar verursacht. Diesem Pigment fehlt die Eigenschaft, die Haut vor Sonnenlicht zu schützen.

  • Neuromelanin

Da es in Dopaminneuronen vorkommt, färbt es einige Bereiche des Gehirns, die keinen direkten Zusammenhang mit der Haarfarbe haben. Eine Mutation von Neuromelanin kann zu einer neurodegenerativen Störung führen, die indirekt mit der Haarfarbe zusammenhängt.

Melanocortin-1-Rezeptor (MC1R)

Das Melanocortin-1-Rezeptorgen liefert Anweisungen zur Herstellung eines Proteins namens Melanocortin-1-Rezeptor, das an dem Weg beteiligt ist, der Melanin produziert. Da der Melanocortin-1-Rezeptor steuert, welche Art von Melanin von Melanozyten produziert wird. Wenn der Rezeptor eingeschaltet (aktiviert) wird, löst er eine Reihe chemischer Reaktionen in Melanozyten aus, die diese Zellen zur Herstellung von Eumelanin anregen. Wenn der Rezeptor nicht aktiviert oder blockiert ist, bilden Melanozyten Phäomelanin anstelle von Eumelanin. Viele andere Gene helfen auch, diesen Prozess zu regulieren. Die meisten Menschen haben zwei funktionierende Kopien des MC1R-Gens, eine von jedem Elternteil geerbt. Diese Personen haben aufgrund der hohen Menge an Eumelanin schwarze oder braune Haare. Es wird geschätzt, dass mehr als 90 Prozent der Menschen auf der Welt braune oder schwarze Haare haben.Einige Menschen haben Variationen in einer Kopie des MC1R-Gens in jeder Zelle, die dazu führen, dass das Gen ausgeschaltet (deaktiviert) wird. Diese Art der genetischen Veränderung wird als Funktionsverlust bezeichnet. Für diese Personen ist die Eumelaninproduktion niedriger, während die Phäomelaninproduktion höher ist, so dass sie erdbeerblondes, kastanienbraunes oder rotes Haar haben. Bei einem noch kleineren Prozentsatz der Menschen weisen beide Kopien des MC1R-Gens in jeder Zelle Funktionsverluständerungen auf, und der Melaninproduktionsweg produziert nur das Phäomelaninpigment. Das Haar dieser Personen ist fast immer sehr rot. Selbst wenn der Melaninproduktionsweg Eumelanin produziert, können Veränderungen in anderen Genen die Menge an produziertem Eumelanin reduzieren. Diese Veränderungen führen zu blonden Haaren.

Die Haarfarbe erstreckt sich über ein breites Spektrum von Farbtönen, von Flachsblond bis Kohlenschwarz. Viele andere Gene als MC1R spielen eine Rolle bei der Bestimmung der Haarfarbe, indem sie die Spiegel von Eumelanin und Phäomelanin kontrollieren. Einige dieser Gene, einschließlich ASIP, DTNBP1, GPR143, HPS3, KITLG, MLPH, MYO5A, MYO7A, OCA2, SLC45A2, SLC24A5, TYRP1, TYR, ERCC6, GNAS, HERC2, IRF4, OBSCN, SLC24A4, TPCN2 und MITF, sind an der Produktion von Melanin im Haar beteiligt. Einige dieser Gene sind mit der Gentranskription (dem ersten Schritt in der Proteinproduktion), der DNA-Reparatur, dem Transport von Substanzen (wie Kalzium) über Zellmembranen oder der Struktur von Haarfollikeln verbunden. Einige dieser Gene tragen zur Augen- und Hautfarbe bei, aber die genaue Rolle, die sie bei der Bestimmung der Haarfarbe spielen, ist unbekannt.

Die Haarfarbe kann sich im Laufe der Zeit ändern. Besonders bei Menschen europäischer Abstammung kann sich die helle Haarfarbe mit zunehmendem Alter verdunkeln. Zum Beispiel haben blondhaarige Kinder oft dunklere Haare, wenn sie Teenager sind. Forscher spekulieren, dass bestimmte Haarpigmentproteine aktiviert werden, wenn Kinder älter werden, vielleicht als Reaktion auf hormonelle Veränderungen, die in der Nähe der Pubertät auftreten. Fast alle Haare werden mit zunehmendem Alter grau, obwohl es variabel ist, wann und in welchem Ausmaß dies geschieht. Graues Haar ist teilweise erblich bedingt und kann je nach ethnischer Herkunft variieren. Das Haar wird grau, wenn der Haarfollikel seine Fähigkeit verliert, Melanin zu bilden, aber warum genau das geschieht, ist nicht klar. (Quelle)

Die Gene, die für fünf grundlegende Haarfarben verantwortlich sind

Überwiegend kann menschliches Haar fünf verschiedene Farben haben: schwarz, braun, blond, weiß / grau und selten Rot. Unter diesen Hauptfarben gibt es auch verschiedene Schattierungen. Es gibt eine interessante genetische Wissenschaft hinter der besonderen Farbe unserer Haare.

Weiß / graue Haarfarbe

Die weiß / graue Haarfarbe ist im Wesentlichen auf das Fehlen (oder die geringe Menge) eines der beiden Melanine zurückzuführen.

Schwarze Haarfarbe

Schwarz ist die am häufigsten gesehene Haarfarbe in Asien und Afrika aufgrund der Tatsache, dass die Menschen in diesen Regionen tendenziell niedrigere Tyrosinase-Spiegel in ihrem Körper haben. Schwarze Eumelanin-Sekretion bewirkt, dass das Haar schwarz wird, was darauf hinweist, dass sich das MC1R im aktiven Zustand befindet.

Braune Haarfarbe

Menschliches Haar in brauner Farbe wird in vielen Schattierungen wie Braun-Ebenholz, Braun-Mahagoni, Braun-Eiche usw. gesehen. Diese vielen Brauntöne sind auf das Vorhandensein eines Allels zurückzuführen, einer spezifischen Variation im Gen, die an der spezifischen Stelle auf dem Chromosom gefunden wird. Zum Beispiel haben Menschen mit braun-Ebenholz schattierten Haaren einige Allele, die die Enzyme katalysieren, um eine große Menge an braunem Pigment zu produzieren. Einige Allele bei Menschen mit braun-schwedischem Blond unterdrücken die Enzymproduktion, was wiederum zu einer geringeren Produktion von braunem Pigment führt. Basierend auf dieser Allel-Enzym-Aktivität unterscheidet sich der Farbton der braunen Haarfarbe.

Blonde Haarfarbe

Blondes Haar entsteht, wenn eine geringere Menge an braunem Eumelanin in Abwesenheit anderer Pigmente vorhanden ist. Menschen mit blonder Haarfarbe sind meist in europäischen Ländern zu sehen. Die genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) haben ergeben, dass das mutierte Gen, das für die Blondheit in der nordeuropäischen Bevölkerung verantwortlich ist, der KIT-Ligand (KITLG) ist, der die Fähigkeit hat, Hautkrebs zu bekämpfen. Der KIT-Ligand ist für die Mutation von Hautfarbe, Blutstammzellen und Spermien verantwortlich. Gene, die an der Pigmentproduktion beteiligt sind, enthalten Einzelnukleotidpolymorphismen (SNP) oder das Adenin-Guanin-Nukleotid, das die Menge an KITLG im Haarfollikel verändert. Die Mutation des SNP- oder Adenin-Guanin-Nukleotids wurde als potenzielles Element des Phänotyps der blonden Haare markiert.

Rote Haarfarbe

Die rote Haarfarbe ist weltweit sehr selten. Sie kommen in Nordeuropa vor, insbesondere in Großbritannien und Irland. Das im roten Haar vorhandene Gen ist rezessiv. Die rote Farbe wird durch eine Reihe von Mutationen im MC1R-Gen verursacht, das mehr Phäomelanin auf das Haar überträgt; Dies führt auch zu blasser Haut. Die Anordnung der Aminosäuren im Protein für rothaarige Menschen unterscheidet sich von der bei Menschen mit anderen Haarfarben. Rothaarige Menschen leiden sehr unter einem höheren Risiko für Sonnenbrand und Hautkrebs, da das Phäomelanin die Haut nicht vor Sonnenlicht schützt. Menschen mit roten Haaren Gene sind anfälliger für Hautkrebs.

Abschließend

Die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts löst sofort eine Mutation des MC1R-Gens aus und erhöht auch das Mutationsstadium im Tumor. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Menschen mit zwei MC1R-Allelen häufiger Melanome haben als Menschen mit einem MC1R-Variantengen. Das Variante MC1R-Gen hat die Synthese von Dopamin-Neurotransmittern im Gehirn verringert. So benötigen rothaarige Menschen eine größere Menge an Anästhetikum und sind sich thermischer Schmerzen sehr bewusst.

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