Contents
1 Melanin Chemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Significance of Fundamental Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 Classification of Melanin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.3 The Significance and the Scope of Melanin Study . . . . . . . . . . 3
1.2 Analysis Techniques for Melanin Chemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Biosynthesis of Eumelanin—Formation of Dopaquinone
and Dopachrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.1 Identification of Tyrosinase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2 Exploration of Raper-Mason Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.3 Identification of Dopachrome Tautomerase . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.4 Reinvestigation of Tyrosinase Actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Biosynthesis of Eumelanin—Oxidative Polymerization to Form
Eumelanin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1 Identification of Oligomeric Molecules
by Inter-Monomer Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 Theoretical Study of Monomer Polymerization
and Melanin Structure Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5 Biosynthesis of Pheomelanin—Reaction Process After Binding
to Cysteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6 Melanin Chemistry in Relation to Melanocyte-Specific
Cytotoxicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6.1 Cytotoxic Effects of p-Substituted Phenols
on Melanocytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6.2 o-Quinones and Melanocyte-Specific Cytotoxicity . . . . . . . . . 23
1.7 Summary of This Chapter and Scope of This Book . . . . . . . . . . . . . . . 24
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 Dopachrome Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.1 Background on Dopachrome Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.2 Computational Study on Dopachrome Conversion . . . . . . . . . 36
ix
1 Melanin Chemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Significance of Fundamental Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 Classification of Melanin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.3 The Significance and the Scope of Melanin Study . . . . . . . . . . 3
1.2 Analysis Techniques for Melanin Chemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Biosynthesis of Eumelanin—Formation of Dopaquinone
and Dopachrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.1 Identification of Tyrosinase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2 Exploration of Raper-Mason Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.3 Identification of Dopachrome Tautomerase . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.4 Reinvestigation of Tyrosinase Actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Biosynthesis of Eumelanin—Oxidative Polymerization to Form
Eumelanin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1 Identification of Oligomeric Molecules
by Inter-Monomer Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 Theoretical Study of Monomer Polymerization
and Melanin Structure Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5 Biosynthesis of Pheomelanin—Reaction Process After Binding
to Cysteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6 Melanin Chemistry in Relation to Melanocyte-Specific
Cytotoxicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6.1 Cytotoxic Effects of p-Substituted Phenols
on Melanocytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6.2 o-Quinones and Melanocyte-Specific Cytotoxicity . . . . . . . . . 23
1.7 Summary of This Chapter and Scope of This Book . . . . . . . . . . . . . . . 24
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 Dopachrome Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.1 Background on Dopachrome Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.2 Computational Study on Dopachrome Conversion . . . . . . . . . 36
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