RESUMO: A pele é responsável por proteger o corpo humano das agressões externas, como a radiação ultravioleta (UVR) e as infeções por microrganismos. Melanócitos e queratinócitos são os tipos de células presentes em maior número na epiderme da pele e são essenciais para a pigmentação da mesma. Os melanócitos sintetizam o pigmento melanina e estão assentes na membrana basal da epiderme. Os queratinócitos estão presentes em todas as camadas e são os destinatários finais da melanina, onde esta se acumula por cima do núcleo. A melanina permite a pigmentação da pele e protege as células da mesma contra os danos induzidos pela UVR, que podem levar ao aparecimento de cancro de pele. A melanogenese ocorre em melanossomas, que partilham várias características com lisossomos como pH baixo, presença de proteínas da membrana lisossomal e enzimas catalíticas e, são por isso considerados organelos relacionados com lisossomas. A biogenese do melanossoma inicia-se na região perinuclear dos melanócitos, enquanto os melanossomas maduros tendem a acumular-se nas pontas das dendrites dos melanócitos. Uma vez totalmente maduros e localizados nas pontas das dendrites, os melanossomas são transferidos para os queratinócitos. O nosso grupo descobrio evidências que o modelo predominante de transferência de melanina é a exo/endocitose, em que os melanócitos secretam o núcleo de melanina num processo dependente da GTPase Rab11b e do complexo exocisto, que depois é internalizado pelos queratinócitos. Nesta fase estabelecemos pela primeira vez que a internalização dos melanocores (núcleo da melanina) ocorre através da fagocitose dependente do recetor PAR-2. Concluímos assim que a forma como a melanina se apresenta aos queratinócitos influencia diretamente a via de internalização seguida pelo pigmento. Além disso, determinámos que o armazenamento de melanocores ocorre em compartimentos que não são muito acídicos nem muito degradativos, para permitir que a melanina persista dentro da célula por longos períodos. Além disso, observouse que a capacidade do pigmento ser reconhecido pelo PAR-2 pode influenciar a maneira como é processado e se consegue ou não escapar à via degradativa. De acordo com nossos dados, os melanocores, mas não os melanossomas, evitam a degradação nos queratinócitos, modulando o fluxo autofágico. Assim este estudo propõe um modelo que liga a internalização e o reconhecimento da melanina na membrana plasmática à determinação do seu destino e processamento dentro dos queratinócitos, de uma forma regulada pelo PAR-2. Os distúrbios da pigmentação causam uma redução na qualidade de vida das pessoas afetadas devido ao seu impacto social. Além disso, com o estilo de vida moderno, a fotoproteção tornou-se um problema de saúde pública. Assim, este trabalho tem o potencial de fornecer conceitos inteiramente novos no campo da pigmentação da pele que podem levar à identificação de novos reguladores vitais que se tornarão alvos para as indústrias farmacêutica, biotecnológica e cosmética.

ABSTRACT: The skin protects the human body against external aggressions, such as ultraviolet radiation (UVR) and microbial infections. Melanocytes and keratinocytes are the cell types most present in the skin epidermis and are essential to sustain skin pigmentation. Melanocytes synthesize the pigment melanin and are present at the basal layer of the epidermis. Keratinocytes are present in all the layers and are the final recipients of melanin, where it accumulates above the nuclei. Melanin sustains skin pigmentation and protects skin cells against UVR-induced damage, which can lead to the onset of skin cancer. Melanogenesis occurs in melanosomes, which share several features with lysosomes like low pH, the presence of lysosomal membrane proteins and catalytic enzymes and are thus considered lysosome-related organelles. Melanosome biogenesis is initiated at the perinuclear region, while mature melanosomes tend to accumulate at the tips of melanocyte dendrites. Once fully mature and located at the tips of melanocyte dendrites, melanosomes are transferred to keratinocytes. We found evidence that the predominant model of melanin transfer is coupled exo/endocytosis, where melanocytes exocytose the melanin core in a process dependent on the small GTPase Rab11b and the exocyst tethering complex and then internalized by keratinocytes. We also establish for the first time that melanocore internalization occurs through phagocytosis in a PAR-2-dependent manner. We conclude that the form of melanin presentation directly influences the internalization route followed by the pigment during internalization. Additionally, we determine that melanocores are stored within keratinocytes in maturation-arrested compartments that are not highly acid or highly degradative, allowing melanin to persist within the cell for long periods. Moreover, we observed that the capacity of the pigment to be recognized by PAR-2 might influence the way it is processed and if it can escape the degradative pathway. According to our data, melanocores but not melanosomes can avoid degradation within keratinocytes by modulating the autophagic flux. Thus, this study proposes a comprehensive model that links internalization and recognition of melanin at the plasma membrane with the determination of its fate and processing within keratinocytes in a PAR-2-regulated manner. Pigmentation disorders cause a significant reduction in the quality of life of those affected due to their social impact. Also, with the modern lifestyle, photoprotection has become a significant public health issue. Thus, this work has the potential to provide entirely new concepts in the field of skin pigmentation that can lead to the identification of novel regulators that can become drug targets for the pharma, biotech and cosmetic industries.