Мелани́ны (от греч. μέλας, род. падеж μέλανος – чёрный, тёмный), класс тёмноокрашенных (чёрных, жёлто- и красно-коричневых) биополимеров животных, растений и микроорганизмов. У позвоночных животных меланины определяют окраску покровов: волос, шерсти, оперения, чешуи; у насекомых – окраску кутикулы, у растений – окраску оболочек семян. У человека от количества и распределения меланинов зависит пигментация кожи, волос и глаз; но меланины присутствуют также в других органах и тканях, в том числе в нервной системе. Меланины являются не только пигментами, но и мощными биопротекторами, позволяющими, например, содержащим меланины микроорганизмам выживать в экстремальных условиях Антарктики и в водных контурах АЭС.

Меланины разнообразны по химическому составу, полимерной структуре, физиологическим свойствам. Обычно не растворяются в воде, растворах минеральных кислот, органических растворителях; хорошо растворяются в щелочах, затем выпадают в осадок при подкислении растворов, что используется для их выделения. Химическое разрушение меланинов происходит при нагревании (выше 200 °C), сплавлении со щелочами, окислении концентрированными растворами перманганата калия, перекиси водорода и другими сильными окислителями.

Процесс образования дермального меланина в организме происходит в специализированных пигментных клетках – меланоцитах. В организмах меланины находятся в виде ассоциатов с белками. По предшественникам в биосинтезе и элементному составу меланины разделяют на эумеланины (предшественник – тирозин; элементный состав – C, H, O, N), серосодержащие феомеланины (тирозин и цистеин; элементный состав – C, H, O, N, S) и не содержащие азота и серы алломеланины, в которых предшественниками служат различные фенолы (элементный состав – C, H, O).

Структурная формула эумеланина.Структурная формула эумеланина.

Меланины – продукт окислительной полимеризации различных фенольных соединений. Механизм образования меланинов (меланиногенез) окончательно не выяснен. Известно, что на первых стадиях биосинтеза эумеланинов происходит окисление тирозина под действием фермента тирозиназы до дигидроксифенилаланина (ДОФА). В случае нейромеланина тирозин окисляется до ДОФА с помощью фермента тирозингидроксилазы, затем из ДОФА образуется дофамин под действием ДОФА-декарбоксилазы. В результате дальнейшего окисления дифенолов образуются хиноны (ДОФА-хинон и др.). Далее происходят процессы циклизации с образованием индольных структур, процессы декарбоксилирования, окисления и др. Окончательно в результате полимеризации образуются высокомолекулярные меланины. Синтетические меланины можно получить автоокислением ДОФА, 5,6-дигидроксииндола и других дифенолов.

Меланины характеризуются развитой системой полисопряжения, наличием в структуре неспаренных электронов и обладают свойствами стабильных свободных радикалов. Меланины могут существовать в нескольких окислительно-восстановительных формах, по-видимому, за счёт переходов хинон – гидрохинон, и обладают электрон-транспортными свойствами. Эти особенности важны для выполнения меланинами защитных функций в организме. Меланины не только поглощают различные виды излучения, но и нейтрализуют и обезвреживают опасные для клеток вещества и свободные радикалы, образующиеся при действии ионизирующего излучения и некоторых химических веществ на живые организмы.

Уникальные особенности структуры позволяют использовать меланины, в том числе и предмеланины (промеланины) – водорастворимые предшественники высокомолекулярных меланинов, в качестве фармакологически активных веществ с фотопротекторными, радиопротекторными, антиоксидантными, антитоксическими, противоопухолевыми и иммуностимулирующими свойствами.

Изменение гормонального статуса, а также ряд физических факторов (солнечное, УФ- и рентгеновское излучение) и химических реагентов (соединения меди, цинка и др.) стимулируют образование меланинов в организме человека (что приводит, в частности, к появлению загара и пигментных пятен). Повышенное содержание меланина наблюдается в меланомах – злокачественных опухолях, развивающихся из меланоцитов. Прекращение биосинтеза меланина вызывает поседение волос. Мутации генов, кодирующих синтез меланина, обусловливают альбинизм у животных и человека.