La synthèse de la mélanine commence dans le foie où la phénylalanine est convertie en tyrosine sous l'action de la phénylalanine hydroxylase. La tyrosine est ensuite convertie en DOPA par l'action des enzymes tyrosinases à l'intérieur du mélanosome du mélanocyte. Deux ou plusieurs étapes enzymatiques convertissent ensuite la DOPA en pigments sombres, les mélanines mixtes.
La synthèse de la mélanine peut être empêchée si l'une des enzymes concernées est manquante : l'absence de tyrosinases produit l'albinisme.
Le contrôle de la synthèse de la mélanine dépend de facteurs internes, comme l'hormone stimulant les mélanocytes, et de facteurs externes, comme l'exposition aux rayons ultraviolets.
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