Die Hautfarbe beim Menschen ist in erster Linie auf die Produktion von Melanin zurückzuführen, Polymeren von ozidiertem Tyrosin, die in der Haut dunkle Körnchen bilden. Melanogenese ist die Produktion von Melanin durch spezialisierte Zellen, die Melanozyten genannt werden. Solche Zellen befinden sich in Haut, Haaren und Augen. Das Enzym, das die Produktion dieses Pigments vermittelt, ist eine Art von Polyphenoloxidase, die als Tyrosinase bekannt ist.
Die Melanozyten, in denen die Melaninproduktion stattfindet, befinden sich hauptsächlich in der basalen Ebene der Epidermis oder Hautschicht. Etwa 5-10% der Zellen in dieser Hautschicht sind Melanozyten. Die Melanogenese verläuft die ganze Zeit auf einem Hintergrund- oder Basalniveau. Es kann auch durch ultraviolette (UV) Strahlung der Sonne aktiviert werden.
Hellhäutige Menschen, wie zum Beispiel Menschen nordeuropäischer Abstammung, haben eine niedrige basale Melanogenese. Aufgrund ihres Melaninmangels sind sie anfällig für Hautschäden durch die Sonne. Menschen mit dunklerer Haut produzieren viel mehr Pigmente und haben einen viel höheren natürlichen Schutz vor der Sonne. Diese Unterschiede in der Hautfarbe korrelieren mit der Anfälligkeit für das Hautkrebsmelanom und sind vermutlich auf die Evolution ihrer Vorfahren in Gebieten mit unterschiedlicher Sonneneinstrahlung und UV-Strahlung zurückzuführen.
Eine niedrige Melanogenese kann Vorteile haben. Ein hoher Melaninspiegel beeinträchtigt die Absorption von UV-Strahlen, die für die Produktion wichtiger Verbindungen wie Vitamin D erforderlich sind. Ein niedriger Vitamin D-Spiegel kann zu einer Reihe verschiedener Probleme führen. Ein solcher Melaninspiegel schützt jedoch vor dem Abbau von Folsäure. Niedrige Konzentrationen dieser Verbindung können zu Geburtsfehlern führen.
Der Melanogenese-Prozess beinhaltet das Enzym Tyrosinase, das ein Sauerstoffatom an die phenolische Gruppe der Aminosäure Tyrosin einführt. Dies führt zur Anwesenheit einer Hydroxylgruppe (OH) am Phenol. Das Enzym führt dann eine zweite Reaktion durch, indem es eine weitere Hydroxylgruppe neben der ersten hinzufügt. Diese werden dann zu Chinonen oxidiert, instabilen Sauerstoffverbindungen, denen ein Wasserstoffmolekül fehlt. Chinone reagieren weiter miteinander, um das dunkle Pigment Melanin zu erzeugen, das sich dann in Granulaten ansammelt.
Die Melanogenese wird durch mehrere Mechanismen gesteuert. Es steht unter hormoneller Kontrolle, da Peptide einen Rezeptor aktivieren. Eine Reihe anderer Moleküle kann die Melaninproduktion stimulieren, darunter Cholera-Toxin, Metaboliten von Vitamin D und Derivate der Retinsäure. Wenn UV-Strahlung die DNA der Haut schädigt, kann auch eines der Abbauprodukte der DNA diesen Prozess auslösen.