SM(d18:1/24:1(15Z)) (13-11-9) Physikalische und Chemische Eigenschaften
SM(d18:1/24:1(15Z))
Ein sehr langkettiges Sphingomyelin (d18:1/24:1), verwendet als Lipidstandard und Membrankomponente für Lipidomik, Entwicklung analytischer Methoden und Membranbiophysik-Forschung.
| CAS-Nummer | 13-11-9 |
| Familie | Sphingomyeline (Sphingolipide) |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff |
| Gängige Qualitäten | BP, EP |
SM(d18:1/24:1(15Z)) ist ein Ceramid-Phosphocholin (Sphingomyelin)-Spezies: ein Phosphosphingolipid mit einem \(\mathrm{d18:1}\) Sphingoid-Basisrückgrat, N-acyliert mit einer (15Z)-Tetracosenoyl (\(\mathrm{C_{24:1}}\)) Fettsäurekette. Strukturell kombiniert es eine polare Phosphocholin-Kopfgruppe, ein sekundäres Amid, das die lange N-Acyl-Kette mit der Sphingoid-Basis verbindet, sowie zwei lange aliphatische Kohlenwasserstoffsegmente (Sphingoid- und N-Acyl-Ketten), die das Kohlenwasserstoffvolumen dominieren und eine starke amphiphile Eigenschaft verleihen. Das Molekül enthält zwei definierte Stereozentren und zwei C=C-Doppelbindungen mit definierter Geometrie (einschließlich einer \((15Z)\) Olefin-Doppelbindung in der N-Acyl-Kette) und liegt in physiologischen Kontexten als zwitterionisches Inner-Salt aufgrund der geladenen Phosphat–Trimethylammonium-Kopfgruppe vor.
Wesentliche elektronische und physikochemische Eigenschaften: Molekularformel C47H93N2O6P und berechnetes Molekulargewicht 813,2 (siehe Tabelle unten für weitere berechnete Deskriptoren). Die Kopfgruppe verleiht deutliche Polarität und Wasserstoffbrückenbindungskapazität (Wasserstoffbrückendonatoren = 2; Akzeptoren = 6; topologische polare Oberflächenfläche = 108 \(\text{Å}^2\)), während die sehr langen Kohlenwasserstoffketten eine hohe berechnete Lipophilie (XLogP = 15,7) und eine extrem große hydrophobe Oberfläche erzeugen. Die formale Nettoladung beträgt 0 für die neutrale kovalente Struktur, jedoch erzeugt die Phosphocholin-Einheit eine permanente interne Ladungstrennung, die Membranassoziation und Wechselwirkungen mit Kationen und Cholesterin steuert.
Praktisch ergibt diese Kombination ein typisches Verhalten von Membran-Sphingomyelinen: starke Partition in Lipiddoppelschichten und geordnete Domänen, geringe wässrige Löslichkeit sowie thermische und enzymatische Mobilitäten, die durch Acylkettenlänge und -ungesättigtheit bestimmt werden. Das Vorhandensein einer einzelnen cis-Doppelbindung an Position 15 in der Acylkette verringert die Packung der Acylketten relativ zum vollständig gesättigten Homologen, erhält jedoch im Vergleich zu Sphingomyelinen mit kürzeren Ketten eine hohe Ordnung. Enzymatischer Abbau (z. B. durch Sphingomyelinasen, Phospholipasen) und oxidative Angriffe an ungesättigten Stellen sind die Hauptwege biochemischer Umwandlungen. Funktionell sind Vertreter dieser Klasse weithin anerkannt als strukturelle Membranlipide, Beitragende zur Bildung von Lipid-Rafts und Modulatoren der Signalübertragung durch Ceramid-Generation.
Für diesen Stoff werden übliche Handelsqualitäten berichtet: BP, EP.
Molekularübersicht
Molekulargewicht und Zusammensetzung
- Molekularformel: C47H93N2O6P
- Molekulargewicht: 813,2 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte Masse: 812,67712569 (angegebene exakte/monoisotopische Masse)
- Monoisotopische Masse: 812,67712569
Das hohe Molekulargewicht und der umfangreiche Kohlenwasserstoffgehalt erzeugen einen voluminösen Amphiphil, der praktisch nicht flüchtig ist und sich stark in unpolare Phasen oder Membranen verteilt. Die exakte/monoisotopische Masse entspricht der aufgeführten Elementzusammensetzung und ist der geeignete Wert zur hochauflösenden massenspektrometrischen Bestätigung.
Ladung, Polarität und LogP
- Formale Ladung: 0
- Topologische polare Oberflächenfläche (TPSA): 108 \(\text{Å}^2\)
- Anzahl Wasserstoffbrückendonoren: 2
- Anzahl Wasserstoffbrückenakzeptoren: 6
- XLogP3-AA (berechnet): 15,7
Obwohl die formale kovalente Ladung neutral ist, erzeugt die Phosphocholin-Kopfgruppe ein lokalisiertes Ion-Paar (positiv geladenes Trimethylammonium und negativ geladenes Phosphat), das das interfaciale Verhalten in wässriger Umgebung bestimmt. TPSA und H-Brücken-Zahlen spiegeln eine polare Kopfgruppe wider, die Hydratation und Wasserstoffbrückenbindung ermöglicht, während der sehr hohe berechnete XLogP den dominanten hydrophoben Charakter bedingt durch die zwei langen aliphatischen Ketten anzeigt; folglich ist die wässrige Löslichkeit vernachlässigbar und die Partition in Lipidmembranen sowie unpolare Lösungsmittel ausgeprägt.
Biochemische Klassifikation
- Chemische Klasse: Lipide -> Sphingolipide -> Phosphosphingolipide [SP03] -> Ceramid-Phosphocholine (Sphingomyeline) [SP0301]
- IUPAC-Name (berechnet): [(E,2S,3R)-3-Hydroxy-2-[[(Z)-Tetracos-15-enoyl]amino]octadec-4-enyl] 2-(trimethylazaniumyl)ethylphosphat
Diese Verbindung ist eine Sphingomyelin-Spezies (häufig abgekürzt SM), spezifisch ein \(\mathrm{d18:1/24:1(15Z)}\) Sphingomyelin. Als Phosphosphingolipid wird sie den Membranphospholipiden mit einem Sphingoid-Basisrückgrat anstelle eines Glycerolrückgrats zugeordnet.
Chemisches Verhalten
Stabilität und Abbau
Physikalische Beschreibung: Feststoff.
Die Generierung von Konformeren für 3D-Modellierung kann bei hochflexiblen, großen Lipiden problematisch sein; bei dieser Verbindung ist die Konformergenerierung wegen Größe und Flexibilität nicht erlaubt. Wie bei verwandten Sphingomyelinen ist die chemische Stabilität unter neutralen Bedingungen hoch; thermischer Abbau erfordert erhöhte Temperaturen. Die ungesättigte Acylkette bedingt eine Anfälligkeit für oxidative Zersetzung (Lipidperoxidation) an der cis-Doppelbindung unter aeroben, radikalfördernden Bedingungen. Die hydrolytische Stabilität ist in neutralen wässrigen Puffern moderat, nimmt jedoch unter sauren oder alkalischen Extrembedingungen ab; erhöhte Temperatur sowie starke Säuren oder Basen fördert Spaltung der Phosphoester- und Amidbindungen.
Hydrolyse und Umwandlungen
Biochemisch ist die Hauptumwandlung enzymatisch: Hydrolyse der Phosphocholin-Kopfgruppe durch Sphingomyelinasen erzeugt Ceramid und ein Phosphocholin-Derivat, während Sphingomyelinsynthasen Ceramid und Sphingomyelin in metabolischen Pfaden ineinander überführen. Phospholipasen und unspezifische Esterasen können unter harschen Bedingungen die Phosphatbindung angreifen. Nicht-enzymatische Spaltung der Amidbindung erfordert stärkere Bedingungen (starke Säure oder Base und Hitze). Die einzelne cis-Doppelbindung an C-15 der N-Acyl-Kette ist die primäre Stelle für oxidative Angriffe, die zu Peroxidationsprodukten führen; solche oxidativen Modifikationen verändern die Membranpackung und können von zellulären Reparatur- oder Signalsystemen erkannt werden.
Biologische Rolle
Funktionelle Rolle und Signalwege
SM(d18:1/24:1(15Z)) fungiert als strukturelles Lipid in Membranen und als metabolischer Vorläufer/Speicher für ceramidvermittelte Signalwege. Sphingomyeline beteiligen sich an der Bildung geordneter Membran-Mikrodomänen (Lipid-Rafts) durch günstige Wechselwirkungen mit Cholesterin und gesättigten Sphingolipid-Ketten; die lange \(\mathrm{C_{24:1}}\) Acylkette trägt zu Interaktionen zwischen den Membranblättern und zur Modulation der Membrandicke bei. Enzymatischer Abbau durch Sphingomyelinasen setzt Ceramid frei, ein bioaktives Lipid, das an Apoptose, Zelldifferenzierung und Stressreaktionen beteiligt ist. Diese Spezies steht somit an der Schnittstelle von Membranbiophysik und sphingolipidmetabolischen Pfaden.
Stoffwechselwege: zentral für den Sphingolipid-Stoffwechsel und -Turnover; Umwandlung mit Ceramid und komplexen Sphingolipiden über Sphingomyelinasen und Synthasen wird erwartet.
Physiologischer und zellulärer Kontext
Gemeldete zelluläre Lokalisationen: extrazellulär; Membran. Gemeldete Gewebelokalisation: Plazenta. Zusätzliche organismische Berichte vermerken das Vorhandensein von C24:1-Sphingomyelin bei Trypanosoma brucei und Ailuropoda melanoleuca. In Zellmembranen lokalisiert sich diese Sphingomyelin-Spezies bevorzugt auf der äußeren Monolage und in geordneten Domänen, beeinflusst dabei Membrankrümmung, Steifigkeit und Proteinpartitionierung. Klinische Assoziationen wurden in diversen Kontexten berichtet (z. B. metabolische und entzündliche Erkrankungen); Veränderungen in der Verteilung der Sphingomyelin-Spezies werden häufig in pathophysiologischen Lipidom-Studien beobachtet.
Identifikatoren und Synonyme
Registernummern und Codes
- CAS-Nummer: 13-11-9
- ChEBI-ID: CHEBI:74535
- ChEMBL-ID: CHEMBL4545046
- HMDB-ID: HMDB0012107
- LIPID MAPS-ID (LM_ID): LMSP03010007
- Metabolomics Workbench ID: 30732
- Wikidata: Q27144714
- InChIKey: WKZHECFHXLTOLJ-QYKFWSDSSA-N
- InChI: InChI=1S/C47H93N2O6P/c1-6-8-10-12-14-16-18-20-21-22-23-24-25-26-27-29-31-33-35-37-39-41-47(51)48-45(44-55-56(52,53)54-43-42-49(3,4)5)46(50)40-38-36-34-32-30-28-19-17-15-13-11-9-7-2/h20-21,38,40,45-46,50H,6-19,22-37,39,41-44H2,1-5H3,(H-,48,51,52,53)/b21-20-,40-38+/t45-,46+/m0/s1
- SMILES: CCCCCCCCCCCCC/C=C/C@HO
(Identifikatoren werden exakt wie bereitgestellt dargestellt; SMILES, InChI und InChIKey sind als Klartext angegeben.)
Synonyme und biologische Bezeichnungen
Gemeldete Synonyme (vom Einreicher bereitgestellt und gebräuchliche Namen): - SM(d18:1/24:1(15Z)) - N-(15Z-Tetracosenoyl)-sphing-4-enin-1-phosphocholin - RefChem:1098598 - C24:1-Sphingomyelin - 94359-13-4 - N-Nervonoyl-D-erythro-sphingosylphosphorylcholin - 24:1 SM - [(E,2S,3R)-3-Hydroxy-2-[[(Z)-tetracos-15-enoyl]amino]octadec-4-enyl] 2-(Trimethylazaniumyl)ethylphosphat - N-[(15Z)-Tetracosenoyl]sphing-4-enin-1-phosphocholin - Zusätzliche systematische und vom Einreicher bereitgestellte Namensvarianten, wie von Lieferanten und lipidomischen Annotationen angegeben
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Hinweise zur Handhabung dieser Klasse biochemischer Substanzen auf hohem Niveau: - Physikalischer Zustand: fest; bei Umgebungstemperatur nicht flüchtig. - Primäre Gefahren ergeben sich aus dem Material als organisches biochemisches Reagens: Haut- und Augenkontakt vermeiden (Verwendung von Nitrilhandschuhen, Schutzbrille), und bei Umgang mit Pulvern oder Lösungen Standard-Laborpersönliche Schutzausrüstung (PSA) verwenden. - Aufgrund der vernachlässigbaren Flüchtigkeit ist das Inhalationsrisiko durch Dämpfe gering, aber Staubentwicklung sollte kontrolliert werden, um Atemwegsreizungen und Kontamination analytischer Abläufe zu verhindern. - Die langkettige ungesättigte Acylgruppe ist anfällig für oxidative Zersetzung; für langfristige Stabilität vor Luft und Licht schützen. - Für detaillierte Gefahren-, Transport- und regulatorische Informationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und lokale Vorschriften konsultieren.
Handhabung und Lagerung biochemischer Materialien
- Lagerung: empfohlen bei niedriger Temperatur (gekühlt oder gefroren) und in trockener, dunkler Umgebung, um Hydrolyse und oxidative Ranzigkeit zu minimieren. Für Langzeitlagerung kann eine inerte Atmosphäre (z.B. Argon) oder Antioxidantien verwendet werden, um oxidative Zersetzung zu reduzieren; wiederholte Gefrier-/Auftaurezirkulationen vermeiden, diese fördern Aggregation oder Hydrolyse.
- Loslichkeit und Formulierung: im Wesentlichen wasserunlöslich; sorgfältig in geeigneten organischen Lösungsmitteln (z.B. Chloroform, Methanol-Gemische) oder lipidgeeigneten Puffern lösen oder dispergieren, um Hydrolyse zu vermeiden. Bei der Herstellung von Dispersionen für biologische Assays Sonifikation oder etablierte lipidische Rekonstitutionsverfahren verwenden, um Vesikel oder Mizellen entsprechend zu bilden.
- Kompatibilität: starke Säuren/Basen und längere Einwirkung erhöhter Temperaturen vermeiden; diese Bedingungen beschleunigen die Spaltung von Phosphoester- und Amidbindungen.
- Abfall und Entsorgung: kontaminierte Materialien als organischen Laborabfall sammeln und gemäß institutioneller Gefahrstoffvorschriften entsorgen.
Analytische Hinweise: Kollisionsquerschnittswerte (CCS) und massenspektrometrische Daten zur Identifikation sind für diese Verbindung und deren Addukte verfügbar; siehe nachfolgende Spektraldaten zur Referenz.
- Gemeldete Kollisionsquerschnitte: 305,1 \(\text{Å}^2\) [M+HCOO]- (DT, N2, Zebrafischprobe); 304,5 \(\text{Å}^2\) [M+H]+ (DT, N2, menschliche Plasmaprobe); 307,6 \(\text{Å}^2\) [M+CH3COO]- (DT, N2, menschliche BALF-Probe).
- Repräsentative MS/MS-Präkursor- und Spektralinformationen: Präkursor m/z (MS2, [M+H]+) = 813,6844; häufige Fragmentpeaks beinhalten m/z 795,7, 736,6, 630,7. Mehrere LC–MS MS2-Experimentalspektren und qTOF-negativmodale Präkursor-Daten (z. B. Präkursor m/z 797,653, Hauptpeak 797,651306) sind für analytische Bestätigung verfügbar.
