La cheratina è una famiglia di proteine sintetizzate e utilizzate da molti esseri viventi come elemento strutturale, e anche un tipico esempio di proteina fibrosa . È il principale costituente dei tegumenti ( capelli , piume , corna , unghie , becchi di molti animali). Il capello è costituito per il 95% da questa cheratina che lo protegge dai raggi UV , dall'acqua di mare e da altri fattori esterni che lo aggrediscono.
La radice della parola cheratina corrisponde al sostantivo greco neutro κέρας (trascrizione: kéras), il cui significato principale è "corno". L'etimologia francese si trova nel genitivo di questo nome: κέρατος, accompagnato da un infisso nasale (-in-) e dalla desinenza -e del nome femminile.
La cheratina è insolubile in acqua e solventi organici e la sua presenza nell'epidermide di alcuni animali, in particolare i mammiferi , garantisce loro una pelle impermeabile. A volte, con troppa frizione, la cheratina si sviluppa sulla superficie della pelle , formando un callo (epitelio squamoso cheratinizzato). Le cellule che producono cheratina muoiono e vengono continuamente sostituite.
La molecola di cheratina è elicoidale e fibrosa; avvolge altre molecole di cheratina per formare filamenti intermedi. Queste proteine contengono un alto livello di zolfo aminoacidi , principalmente cisteina , che formano ponti disolfuro tra le molecole, dando tutta la sua rigidità. I capelli umani contengono il 14% di cisteina.
Esistono due forme principali di cheratina: la cheratina α , presente nei vertebrati ( soprattutto i mammiferi , compreso l' uomo ), e la cheratina β , che si trova nei rettili e negli uccelli ma anche nei mammiferi . Questi due tipi di cheratine non mostrano chiaramente omologia di sequenza. La β cheratina è più resistente della α cheratina .
Nei mammiferi si possono ancora distinguere due famiglie all'interno delle cheratine α : le cheratine epiteliali o citocheratine e le cheratine che formano peli e peli, chiamate escheratine . Può dividere ulteriormente ciascuna di queste cheratine nel tipo di citocheratine I e tipo esokératine I ( acido ) o nel tipo di citocheratine II e tipo exokératine II (da base a neutro ).
Le unghie e i capelli , tra i primati , sono fatti di cheratina.
La cheratinizzazione o kératogénèse dei dell'epidermide è un processo di differenziazione e migrazione di cheratinociti che portano alla formazione di cellule cornee .
L'applicazione di recenti tecniche di spettrometria (come la spettroscopia a raggi X Energy Dispersive o la spettrometria fotoelettronica X ) per la rilevazione della presenza di cheratina allo stato fossile, sotto forma di residuo solforoso.
Negli anni 2010, i ricercatori hanno classificato definitivamente i conodonti nel phylum dei vertebrati in base alla presenza di pinne, raggi alle pinne , muscoli a spina di pesce e una corda . Alcuni ricercatori li considerano simili nell'aspetto ai ciclostomi (un gruppo a cui appartengono i moderni pesci hagfish e lampreda ), sebbene l' analisi filogenetica classica suggerisca che sono molto lontani da questi gruppi. Viceversa, l'uso del marker di cheratina fossile porta a posizionarli alla base del gruppo dei ciclostomi.
Nell'uomo, la cheratina è prodotta dai cheratinociti , cellule che si trovano nello strato profondo dell'epidermide. I cheratinociti assorbono la melanina , un pigmento prodotto dai melanociti , si colorano e quindi questa pigmentazione dell'epidermide permette di proteggere i cheratinociti dai raggi ultravioletti del sole .
La composizione della cheratina umana è variabile ma è mediamente composta come segue:
La degradazione biotica della cheratina può essere effettuata decomponendo organismi che possiedono enzimi cheratolitici. È il caso, ad esempio, del fungo Neoscytalidium dimidiatum (en) .
Alcuni insetti , come le falene , hanno la capacità di digerire la cheratina. Si dice che siano cheratofagi .
Come proteina , la cheratina è soggetta al fattore abiotico della temperatura . Tuttavia, la sua degradazione è significativa solo per una temperatura superiore a 170 ° C. La reazione produce quindi composti come pirroli , piridine , ammidi , solfuri , tioli , tiazoli e tiofeni . Questi composti vengono prodotti distruggendo gli amminoacidi che compongono la cheratina.