鞘糖脂

糖生物学分析手册目录

产品

中性鞘糖脂
神经节苷脂

结构

鞘糖脂（有时也被称为糖脂）在较低和较高的真核生物来源中均有发现。它们由连接到含有鞘脂神经酰胺的脂尾的一个聚糖结构所组成。鞘糖脂的基本结构是单糖，通常为葡萄糖或半乳糖，其直接与神经酰胺分子相连，并分别得到葡糖神经酰胺（葡糖脑苷脂；GlcCer）或半乳糖神经酰胺（半乳糖脑苷脂；GalCer）。核心的聚糖结构可通过额外的单糖进行延伸。这种结合结构可导致具有亲水性碳水化合物区域和疏水性脂质区域的两亲性分子。除了聚糖结构的变化外，神经酰胺结构也可能会有变化。连接到鞘氨醇上的脂肪酸可能具有从C₁₄到C₂₄的碳链长度，并且在不饱和度和羟基化度上有所不同。

为了降低命名法的复杂性，IUPAC对鞘糖脂的寡糖链缩写进行了建议。¹根名称的建议如表1所示。

鞘糖脂的外部延伸包含糖，包括岩藻糖、葡糖醛酸、唾液酸以及与O-和N-聚糖相似的血型结构。与O-和N-聚糖一样，也可能存在如唾液酸的9-O-乙酰化、N-脱乙酰化或半乳糖残基的O-硫酸化和O-酰化等修饰。葡糖神经酰胺和半乳糖神经酰胺都是中性的，而含有硫酸根、磷酸根或唾液酸残基的是酸性的，并带有负的净电荷。神经节苷脂是专门含有一种或多种唾液酸（N-乙酰神经氨酸；NANA）残基的鞘糖脂。

生物合成和降解

大多数动物鞘糖脂家族均来自乳糖神经酰胺（LacCer；β-D-半乳糖基（1→4）-β-D-葡萄糖基-神经酰胺）。乳糖神经酰胺合成的第一步是D-赤型-神经鞘氨醇的酰化和去饱和。随后，神经酰胺会在内质网（ER）和高尔基体膜的胞质面上进行糖基化，并继而在ER和高尔基体膜的相反面上将葡糖神经酰胺的β-半乳糖基化以形成乳糖神经酰胺。聚糖链可通过特定的糖基转移酶和磺基转移酶进行延长。

鞘糖脂的生物合成、降解和细胞内运输是受到高度调节的，并且细胞也会表现出类型特异性的表达和稳定的鞘糖脂模式。

功能

鞘糖脂是细胞膜和膜区室的次要成分，与细胞生长、分化以及病毒和致癌转化有关。与GPI锚定蛋白一样，鞘糖脂可聚集形成微膜上的膜筏以及顶膜的外小叶。疏水脂尾是嵌入到细胞膜的外部小叶中的，使得聚糖结构定位于细胞外基质中。神经节苷脂是神经元细胞膜和内质网的主要成分。

鞘糖脂被认为可在恶劣的细胞外环境条件下提供保护，如低pH值和降解酶。它们可帮助细胞与细胞外基质以及其他细胞相互作用，并充当细菌毒素的表面受体以及可能的内源性细胞外分子。除了作为膜成分的功能外，鞘糖脂还是参与信号转导的脂质的前体，并有助于皮肤的透水屏障。皮肤和大脑是哺乳动物鞘糖脂发挥重要作用的关键器官。

半乳糖神经酰胺衍生物是髓磷脂的必要关键成分，并已显示出类似生长因子的特性。酸性神经节苷脂会影响细胞膜上的电场以及细胞外表面上的离子浓度。此外，神经节苷脂可能在神经系统髓鞘细胞的电绝缘中也起到了作用。

某些神经节苷脂，如含有唾液酸化Lewis X（sLe^X）结构的神经节苷脂（图1），可用作癌细胞标志物，因为它们在某些类型的肿瘤细胞，如黑色素瘤和转移性脑肿瘤的膜中会有所升高。纯化的神经节苷脂常被用作表征各种细胞类型的标志物。它们还可用作糖苷酶和糖基转移酶的底物和抑制剂。