黑素细胞的其中一个主要功能是在黑素小体合成黑素颗粒。黑素合成过程需要的酶，包括酪氨酸激酶 (TYR) 、酪氨酸酶相关蛋白 (TYRP-1) 和多巴色素异构酶 (DCT) 。黑素合成量取决于酪氨酸激酶的含量和活性大小。黑素细胞中合成的黑素以黑素体形式被转运。黑素相关转运蛋白Rab27a是一种小分子鸟苷酸结合蛋白，通过其C末端固定于黑素体膜，并和黑素亲和素蛋白、肌凝蛋白Va构成三联分子复合物 ，结合肌动蛋白微丝，并水解ATP提供动力，参与黑素细胞中黑素体的转运过程。有研究表明，黑素细胞树状突起的数量及长度增加，有利于黑素小体的转运和分布，在树状突起较长的细胞中转运相关蛋白Rab27a蛋白的表达也有所增加。黑素颗粒进入角质形成细胞后，像伞样或者帽样覆盖于细胞核顶上方，保护细胞核免受紫外线辐射的损伤。同时，合成的黑素赋于不同人皮肤、头发和眼睛颜色的不同。人体皮肤的颜色主要取决于黑素细胞的数量、黑素的含量、黑素体的分布和转移。
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