【编者按】
黑色素作为一类具有复杂结构的天然多酚化合物，其电子特性与生物功能间的关联正成为前沿研究热点。本文从量子化学视角揭示了黑色素分子特殊的电子可塑性，结合肿瘤研究中转录因子AP2ε对黑色素瘤表型调控的新发现，为理解这类色素在生理病理过程中的双重角色提供了跨学科视角。当基础量子计算研究与临床医学探索相互印证，或将为黑色素相关疾病的诊疗开辟全新路径。
黑色素是多酚类化合物，具有复杂性和生物相容性。它们在酚类分子经过羟基化、氧化和聚合作用时产生。
密度泛函理论（DFT）和量子描述符分析的初步研究奠定了关键基础，在基本层面上揭示了黑色素的固有反应性和电子可塑性。优化的分子结构以其微妙的极性和显著的可极化性为特征，暗示了其在生物相互作用中疏水和静电相互作用的复杂交织。然而，真正凸显黑色素反应潜力的是其极其狭窄的HOMO-LUMO能隙的揭示。这一量子特征预示着一个准备进行电子转移的分子，能够轻松参与氧化还原过程，并通过电子给予和接受机制与生物实体相互作用。这种固有的电子不稳定性经过精确量化和可视化，为黑色素公认的抗氧化活性及其光吸收能力提供了坚实的理论基础，这两种机制都与其在癌症治疗中的前景直接相关。这些量子见解不仅仅是抽象计算；它们代表了对其内在化学性质及其生物活性固有倾向的深刻理解。
黑色素是一种在各种生物体中发现的复杂生物色素。黑色素的主要功能是吸收和消散紫外线（UV）辐射，防止阳光的有害影响。本研究对黑色素的电子结构及其与皮肤癌相关蛋白（1P7K、2VCJ和5OTE）的结合倾向进行了计算研究。我们使用了分子对接、结合自由能分析、分子动力学模拟和密度泛函理论进行探索。分析了黑色素的优化几何结构、量子描述符和分子静电势，揭示了其反应性和电子特性。与5FU和配体L1的分子对接研究展示了黑色素与靶蛋白的有前景的结合亲和力。
氢键分析支持了黑色素-蛋白质复合物中的有利相互作用。SASA分析与Rg一致，表明黑色素具有更紧密的结合构象。通过MM-GBSA计算定量证实了黑色素更强的结合亲和力，强调了其作为皮肤癌治疗有前景候选物的潜力。
黑色素的两种主要形式是真黑素和褐黑素，它们在颜色和功能上有所不同。黑色素对于细胞防御机制和环境适应很重要，因为它能吸收活性氧并在对抗紫外线辐射中发挥光保护作用。黑色素具有许多药理学用途，特别是当它来自天然来源如海洋微生物时。
不受控制的皮肤细胞增殖导致被称为皮肤癌的常见且潜在危险的医学疾病。虽然存在各种类型的皮肤癌，但黑色素瘤、鳞状细胞癌和基底细胞癌是最普遍的。这些肿瘤通常出现在暴露在阳光下的皮肤区域，如手、颈部和面部。基底细胞癌通常生长缓慢，很少扩散到身体其他部位，但如果未接受治疗，它可能感染周围组织并导致畸形。鳞状细胞癌极有可能扩散到附近的细胞组织，在某些情况下还会扩散到其他器官。未经治疗的基底细胞癌和鳞状细胞癌可能导致并发症，如广泛的溃疡形成、神经和骨骼损伤以及局部组织破坏。
黑色素瘤向身体其他部位扩散（称为转移）可能影响关键器官，包括大脑、肝脏和肺部。这可能导致严重的健康问题并降低有效治疗的可能性。所有形式的皮肤癌对其受害者造成的心理负担是一个重要的副作用。焦虑、担忧和情绪痛苦是皮肤癌诊断的常见反应。对畸形、复发可能性以及对总体健康影响的担忧可能会加剧心理健康问题。