SM(d18:1/24:1(15Z)) (13-11-9) 物理的・化学的性質
SM(d18:1/24:1(15Z))
非常に長鎖のスフィンゴミエリン（d18:1/24:1）で、リピッドオミクスの標準物質および膜成分として、分析手法開発や膜生物物理学研究に使用されます。
| CAS番号 | 13-11-9 |
| ファミリー | スフィンゴミエリン（スフィンゴ脂質） |
| 形状 | 粉末または結晶性固体 |
| 一般的なグレード | BP, EP |
SM(d18:1/24:1(15Z))はセラミドホスホコリン（スフィンゴミエリン）種であり、リン脂質であるスフィンゴイド塩基骨格d18:1に(15Z)-テトラコセンオイル（\(\mathrm{C_{24:1}}\)）の脂肪酸鎖がN-アシル化された化合物です。構造的には、極性のホスホコリン親水基、長いN-アシル鎖をスフィンゴイド塩基に連結するセカンダリアミド、ならびに2つの長鎖脂肪族炭化水素セグメント（スフィンゴイド鎖とN-アシル鎖）を備え、これらが炭化水素体積を支配し強い両親媒性を発現します。この分子は2箇所の定義された立体中心および2本の幾何学的に決まった二重結合（N-アシル鎖の15位に(Z)オレフィンを含む）を持ち、リン酸–トリメチルアンモニウムの帯電した親水基により生理学的環境下で内部分極を持つ双性イオン（イオンサルト）となっています。
主要な電子的・物理化学的属性：分子式はC47H93N2O6P、計算分子量は813.2（以下の表にその他の計算指標を記載）。親水基は顕著な極性と水素結合能（供与体=2、受容体=6、トポロジカル極性表面積(TPSA) = 108 \(\text{Å}^2\)）を与えますが、非常に長い炭化水素鎖が計算上高い脂溶性（XLogP = 15.7）と極めて大きな疎水性表面積を生じます。中性分子構造における形式上の正味電荷は0ですが、リン酸コリン部分は持続的な内部電荷分離をもたらし、膜親和性やカチオン・コレステロールとの相互作用を支配します。
実際には、この組み合わせによって膜スフィンゴミエリン特有の挙動が示されます：脂質二重層および秩序化されたドメインへの強い親和性、水溶性の低さ、そしてアシル鎖の長さや不飽和度に支配される熱的・酵素的移動性です。アシル鎖の15位に単一のシス二重結合があることで、飽和鎖と比較してアシル鎖のパッキングは緩和されますが、短鎖のスフィンゴミエリンと比較すると高い秩序性を維持します。主な生化学的変換経路は、スフィンゴミエリナーゼやホスホリパーゼによる酵素的加水分解および不飽和部位の酸化攻撃です。このクラスは膜構造脂質として広く認識されており、リピッドラフト形成への寄与やセラミド生成を介したシグナル伝達の調節因子として機能します。
市販されている一般的なグレードにはBP、EPが含まれます。
分子概要
分子量と組成
- 分子式：C47H93N2O6P
- 分子量：813.2 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 正確質量：812.67712569（報告済み正確／単一同位体質量）
- 単一同位体質量：812.67712569
高分子量かつ広範な炭化水素含有により、かさ高い両親媒性物質となっており、基本的に揮発性がなく、非極性相あるいは脂質膜に強く分配されます。正確質量は記載元素組成と一致し、高分解能質量分析による確認に適した値です。
電荷、極性およびLogP
- 形式上の電荷：0
- トポロジカル極性表面積（TPSA）：108 \(\text{Å}^2\)
- 水素結合供与体数：2
- 水素結合受容体数：6
- XLogP3-AA（計算値）：15.7
形式上は中性ですが、リン酸コリン親水基は局所的にイオン対（正電荷のトリメチルアンモニウムと負電荷のリン酸基）を形成し、水界面での挙動を決定付けます。TPSAおよび水素結合数は水和能や水素結合能力がある極性親水基を反映し、一方で非常に高いXLogPは2本の長鎖脂肪族炭化水素鎖による支配的な疎水性キャラクターを示します。これにより、水溶性はほぼ無視でき、脂質膜や非極性溶媒への分配が顕著となります。
生化学的分類
- 化学クラス：脂質 → スフィンゴ脂質 → ホスホスフィンゴ脂質[SP03] → セラミドホスホコリン（スフィンゴミエリン）[SP0301]
- IUPAC名（計算値）：[(E,2S,3R)-3-ヒドロキシ-2-[[(Z)-テトラコス-15-エノイル]アミノ]オクタデカ-4-エニル] 2-(トリメチルアザニウムイル)エチルリン酸
この化合物はスフィンゴミエリンスピーシーズ（一般にSMと略す）で、特に\(\mathrm{d18:1/24:1(15Z)}\)種に該当します。リン脂質の一種で、グリセロ骨格ではなくスフィンゴイド骨格を有する膜リン脂質に分類されます。
化学的挙動
安定性と分解
物理的性状：固体。
大きく柔軟性の高い脂質の3Dモデリング用コンフォーマー生成は困難であり、本物質はサイズおよび柔軟性のためにコンフォーマー生成を許可していません。関連スフィンゴミエリンと同様、中性条件下での化学的安定性は高いですが、熱分解には高温が必要です。不飽和アシル鎖はシス二重結合部位で好気かつラジカル促進条件下で酸化的分解（脂質ペルオキシ化）を受けやすいです。加水分解安定性は中性緩衝液で中程度ですが、酸性またはアルカリ性極限条件で減少し、高温および強酸・強塩基はホスホエステル結合およびアミド結合の切断を促進します。
加水分解および変換
生化学的には主な変換は酵素的であり、スフィンゴミエリナーゼによるホスホコリン親水基の加水分解でセラミドとホスホコリン誘導体が生成され、スフィンゴミエリンクロシダーゼによってセラミドとスフィンゴミエリンが代謝経路で相互変換されます。ホスホリパーゼや非特異的エステラーゼは過酷な条件下でリン酸エステル結合に作用することがあります。アミド結合の非酵素的切断にはより強い条件（強酸または強塩基及び加熱）が必要です。N-アシル鎖の15位にある単一のシス二重結合が酸化的攻撃の主要部位であり、ペルオキシド産物に至ります。これらの酸化修飾は膜のパッキングを変化させ、細胞の修復やシグナル伝達系によって検知されます。
生物学的役割
機能的役割と経路
SM(d18:1/24:1(15Z))は膜の構造脂質として機能し、セラミドによるシグナル伝達の代謝前駆体・貯蔵体としての役割も持ちます。スフィンゴミエリンはコレステロールや飽和スフィンゴ脂質鎖との好適な相互作用を通じて秩序化された膜微小ドメイン（リピッドラフト）形成に関与し、長鎖の\(\mathrm{C_{24:1}}\)アシル鎖は膜の厚さ調整およびリーフレット間相互作用に寄与します。スフィンゴミエリナーゼによる酵素的加水分解で生じるセラミドは、アポトーシス、細胞分化、ストレス応答に関与する生理活性脂質です。この種は膜生物物理学とスフィンゴ脂質代謝経路の交差点に位置しています。
経路：スフィンゴ脂質の代謝およびターンオーバーの中心的役割を持つ；スフィンゴミエリン加水分解酵素および合成酵素を介したセラミドおよび複雑なスフィンゴ脂質との相互変換が予想される。
生理学的および細胞内コンテキスト
報告されている細胞内局在：細胞外；膜。報告されている組織局在：胎盤。追加の生物種報告により、Trypanosoma bruceiおよびAiluropoda melanoleucaにおいてC24:1スフィンゴミエリンの存在が確認されている。細胞膜において、このスフィンゴミエリン種は外側葉および秩序化ドメインに優先的に局在し、膜の曲率、剛性、およびタンパク質の分配に影響を与える。臨床的関連は多様な文脈（例：代謝性疾患および炎症性状態）で報告されており、病態生理学的リピドミクス研究においてスフィンゴミエリン種の分布変化が頻繁に観察されている。
識別子および同義語
登録番号およびコード
- CAS番号: 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
（識別子は提供された形式のまま表示されています；SMILES、InChIおよびInChIKeyはプレーンテキストで示しています。）
同義語および生物学的名称
報告されている同義語（申請者提供および一般名）： - SM(d18:1/24:1(15Z)) - N-(15Z-テトラコセンイル)-スフィンゴ-4-エン-1-ホスホコリン - RefChem:1098598 - C24:1スフィンゴミエリン - 94359-13-4 - N-ネルボノイル-D-エリスロ-スフィンゴシルホスホリルコリン - 24:1 SM - [(E,2S,3R)-3-ヒドロキシ-2-[[(Z)-テトラコス-15-エノイル]アミノ]オクタデカ-4-エニル] 2-(トリメチルアザニウムイル)エチルリン酸 - N-[(15Z)-テトラコセンイル]スフィンゴ-4-エン-1-ホスホコリン - サプライヤーおよびリピドミクス注釈によって提供された追加の系統的および申請者提供の名称変種
安全性および取り扱い概要
このクラスの生化学物質取り扱いに関する高水準の指針： - 物理的状態：固体；周囲条件下で揮発性なし。 - 主な危険は有機生化学試薬であることから生じる：皮膚および眼への接触を避けること（ニトリル手袋、安全メガネの使用推奨）、粉末または溶液を扱う際は標準的な実験室用個人用保護具（PPE）を使用すること。 - 揮発性がほとんどないため、蒸気による吸入リスクは低いが、粉塵の発生は呼吸器刺激および分析作業の汚染防止のために管理すべき。 - 長鎖不飽和アシル基は酸化分解を受けやすい；長期安定性のため空気および光から遮断して保存すること。 - 詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および各地域の法令を参照すること。
生化学物質の取り扱いおよび保存
- 保存：加水分解および酸化臭敗を最小化するため低温（冷蔵または冷凍）かつ乾燥・遮光環境がお勧め。長期保存時は不活性ガス雰囲気（例：アルゴン）または抗酸化剤の使用で酸化分解抑制可；繰り返しの凍結融解は凝集または加水分解を促進するため避けること。
- 溶解性および製剤：水にはほぼ不溶；適切な有機溶媒（クロロホルム、メタノール混合物等）や脂質適合バッファーに溶解または分散させ、加水分解を避ける。生物学的アッセイ用分散液を調製する場合は、超音波処理または確立された脂質再構成法を用いて必要に応じてベシクルやミセルを形成する。
- 相溶性：強酸・強塩基および高温への長時間曝露は避けること；これらの条件でホスホエステル結合およびアミド結合の切断が促進される。
- 廃棄・処分：汚染物質は有機性実験室廃棄物として回収し、所属機関の有害廃棄物処理手順に従い適切に処分すること。
分析メモ：衝突断面積（CCS）値および質量分析データは同化合物およびその付加体の識別に有用であり、以下に参照用スペクトルデータを示す。
- 報告されている衝突断面積：305.1 \(\text{Å}^2\) [M+HCOO]^- （DT,N2,ゼブラフィッシュ試料）；304.5 \(\text{Å}^2\) [M+H]^+（DT,N2,ヒト血漿試料）；307.6 \(\text{Å}^2\) [M+CH3COO]^-（DT,N2,ヒトBALF試料）。
- 代表的なMS/MS前駆体およびスペクトル情報：前駆体m/z（MS2、[M+H]^+）= 813.6844；共通断片ピークにm/z 795.7、736.6、630.7を含む。解析確認のために、複数のLC–MS実験MS2スペクトルおよびqTOF負イオンモード前駆体データ（例：前駆体m/z 797.653、トップピーク797.651306）が報告されている。
