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メラノソームは動物細胞に存在する細胞小器官であり、動物界で最も一般的な光吸収色素であるメラニンの合成、貯蔵、輸送の場である。メラノソームは動物細胞や組織の色と光防御を担っている。
メラノソームは、皮膚のメラノサイト細胞、および眼の脈絡膜メラノサイトと網膜色素上皮（RPE）細胞で合成されます。下等脊椎動物では、メラノフォアまたはクロマトフォアに存在します。[ 1 ] [ 2 ]
メラノソームは比較的大きな細胞小器官で、直径は最大500 nmにもなります。[ 1 ]二重脂質膜で囲まれており、一般的に丸みを帯びた形、ソーセージのような形、または葉巻のような形をしています。鳥類[ 3 ]やカモノハシ[ 4 ]では中空になっていることもあります。形状は特定の種や細胞型で一定です。電子顕微鏡で観察すると、メラノソームの成熟度に応じて特徴的な超微細構造が見られ、研究目的で数値による段階分けシステムが用いられることもあります。
鳥類の空洞状のメラノソームは、ケラチンとメラニンの間、およびメラニンとメラノソーム内部の空気の間の屈折率を高めることにより、羽毛小枝の虹色の明るさを増します。生成される色の範囲を広げるもう1つの要因は、メラノソームがしばしば平らになり、ナノ構造として組織化されていることです。[ 5 ]
メラノソームは、細胞内でメラニンの大きなポリマーを合成する特定の酵素、特にチロシナーゼに依存して色素を生成します。光学顕微鏡で観察できるほどの色素を生成する前は、プレメラノソームと呼ばれます。
メラニン合成酵素の機能不全または欠如（チェディアック・ヒガシ症候群などの疾患）は、様々なパターンの白皮症を引き起こす。
一部のメラノサイトでは、メラノソームは細胞内に静止したままです。一方、他のメラノサイトでは、細胞表面を仮足と呼ばれる一時的な突起として長手方向に伸ばし、メラノソームを細胞の中心から遠ざけることで、光吸収効率を高めることができます。
仮足形成過程（別名：日焼け過程）は、真皮メラノサイトにおいて紫外線に反応してゆっくりと進行し、新たなメラノソームの生成と、隣接するケラチノサイト（典型的な皮膚表面細胞）へのメラノソームの供給増加を引き起こします。メラノソームの供給は、一部のケラチノサイトがメラノサイトの仮足の先端（多くのメラノソームを含む）を取り込むことで起こります。細胞質ダイニンはメラニンを含む小胞を細胞の中心へと運び、メラノソームがケラチノサイトの核を隔離することで、紫外線から最適な保護を提供します。これらの変化が、紫外線や日光に当たった後のヒトの皮膚の日焼けの原因となります。
多くの魚類、両生類、甲殻類、爬虫類では、メラノソームはホルモン（または時には神経）の制御に応じて細胞内で非常に移動性が高く、その結果、行動シグナルや光防御に用いられる目に見える色の変化が生じる。
特定の魚種に見られるメラノソームには、魚の鱗の色を制御する色素が含まれています。分子モーターは、信号を受けると、色素を含むメラノソームを細胞の周辺部に運ぶか、中心部に集中させます。モータータンパク質ダイニンは、メラノソームを細胞の中心、つまり微小管の「マイナス端」に向かって集中させる役割を担っています。逆に、タンパク質キネシンはメラノソームを細胞の周辺部に分散させる役割を担っており、プラス端指向性モーターです。微小管のプラス端は周辺部に向かっているため、キネシンはメラノソームを周辺部に運びます。メラノソームが周辺部に分散すると細胞は暗く見え、メラノソームが中心部に向かって集中すると細胞は明るく見えます。これが、魚の光防御システムが分子レベルで機能する仕組みです。 [ 6 ]
最近、クモにもメラノソームが発見された。[ 7 ]
タコやイカなどの多くの頭足類に見られる美しく素早い体色変化は、色素胞器官という別のシステムに基づいています。[ 8 ] [ 9 ]
中国の古生物学者、徐星氏による最近の発見（2008年）には、ジュラ紀（2億年前～1億5千万年前）から古第三紀後期および新第三紀（6600万年前～200万年前）にかけての岩層から化石化した羽毛が含まれている。これらの羽毛には、これまで羽毛組織を分解した細菌の痕跡と考えられていた炭素の残留物が保存されているが、実際にはこれらは化石化したメラノソームの微細な有機痕跡であることが判明した。これらの構造物の中には、羽毛や毛皮組織特有の虹色の光沢を保っているものもある。これらの微細構造をさらに研究することで、化石中のより柔らかい組織の本来の色や質感を解明できる可能性があると推測されている。 「羽毛化石の超微細構造の詳細が発見されたことで、毛皮や内臓など、軟体動物化石の他の特徴を調査する上で、驚くべき可能性が開かれました」と、イェール大学の研究チームのデレク・ブリッグスは述べています。[ 10 ] [ 11 ]
北京自然史博物館、北京大学、イェール大学、ピーボディ自然史博物館、アクロン大学、テキサス大学オースティン校のメンバーを含む共同チームによって、メラノソームが化石アンキオルニス・ハクスレイの本当の色を発見するために使用されました。[ 12 ] [ 13 ]
メラノソームは、ブラジルのアラリペ盆地の下部白亜紀クラト層から発見されたトゥパンダクティルスcf.インペラトル翼竜の化石からも見つかっている。[ 14 ]
メラノソームは、メラノソーム内に豊富に存在するタンパク質Pmel17のアミロイド形成を介してメラニン重合の鋳型となると考えられている。 [ 15 ]