SM(d18:1/24:1(15Z)) (13-11-9) Физико-химические свойства

Химический профиль

SM(d18:1/24:1(15Z))

Сфингомиелин с очень длинной цепью (d18:1/24:1), используемый в качестве липидного стандарта и компонента мембран для липидомики, разработки аналитических методов и исследований биофизики мембран.

Номер CAS	13-11-9
Семейство	Сфингомиелины (сфинголипиды)
Типичная форма	Порошок или кристаллическое твердое вещество
Распространённые фармакопейные стандарты	BP, EP

Обычно поставляется в виде сухого порошка для аналитических и исследовательских целей. Этот сфингомиелин применяется в липидомных стандартах, моделях мембран и исследованиях формулировок, где требуются определённые длинноцепочечные сфинголипиды. Из-за высокой молекулярной массы и длинной гидрофобной ацильной цепи эффективно растворяется в органических растворителях или с использованием ПАВ; закупка, хранение и контроль качества должны осуществляться в соответствии с рекомендациями поставщика и стандартными операционными процедурами лаборатории.

SM(d18:1/24:1(15Z)) представляет собой вид церамидфосфохолина (сфингомиелина): фосфосфинголипид с основой сфингоидной базы \(\mathrm{d18:1}\), N-ацилованной (15Z)-тетракозеноиловой (\(\mathrm{C_{24:1}}\)) жирной цепью. Структурно соединяет полярную головку фосфохолина, вторичную амидную связь, связующую длинную N-ацильную цепь с основой сфингоида, а также две длинные алифатические углеводородные сегменты (сфингоидную и N-ацильную цепи), которые доминируют по объему гидрокарбонов и придают сильную амфифильность. Молекула содержит два заданных стереоцентра и два двойных C=C с определённой геометрией (включая \((15Z)\) олефин в N-ацильной цепи), а в физиологических условиях является цвиттерионной внутренней солью за счёт заряженной головки фосфат–триметиламоний с внутренним балансом зарядов.

Основные электронные и физико-химические характеристики: молекулярная формула C47H93N2O6P и рассчитанная молекулярная масса 813.2 (см. ниже таблицу с другими расчетными дескрипторами). Головка придаёт значительную полярность и способность к водородным связям (доноров водородных связей = 2; акцепторов = 6; топологическая полярная поверхность = 108 \(\text{Å}^2\)), тогда как очень длинные углеводородные цепи обеспечивают высокий расчётный липофильный индекс (XLogP = 15.7) и экстремально большую гидрофобную поверхность. Суммарный формальный заряд равен 0 для нейтральной ковалентной структуры, но фосфохолиновая группа создаёт постоянный внутренний зарядовый разрыв, влияющий на ассоциацию с мембраной и взаимодействие с катионами и холестерином.

Практически это даёт поведение, типичное для мембранных сфингомиелинов: сильное распределение в липидных бислойях и упорядоченных доменах, низкая водная растворимость, тепловая и ферментативная подвижность, зависящая от длины ацильной цепи и степени ненасыщенности. Наличие одного цис-двойного связывания в положении 15 ацильной цепи снижает упаковку ацильных цепей по сравнению с полностью насыщенным гомологом, но сохраняет высокий уровень упорядоченности по сравнению с сфингомиелинами с более короткими цепями. Основные пути биохимической трансформации — ферментативный гидролиз (например, сфингомиелиназы, фосфолипазы) и окислительное разрушение в местах ненасыщенности. Функционально представители этого класса широко признаны как структурные липиды мембран, участники формирования липидных рафтов и модуляторы сигнальных процессов через образование церамида.

Распространённые коммерческие сорта для данного вещества включают: BP, EP.

Молекулярный обзор

Молекулярная масса и состав

Молекулярная формула: C47H93N2O6P
Молекулярная масса: 813.2 \(\mathrm{г}\,\mathrm{моль}^{-1}\)
Точная масса: 812.67712569 (указанная точная/моноизотопная масса)
Моноизотопная масса: 812.67712569

Высокая молекулярная масса и обширное содержание углеводородов образуют громоздкий амфифильный липид, практически невыпаряющийся и с выраженной способностью к распределению в неполярных фазах или мембранах. Точная/моноизотопная масса согласуется с элементным составом и служит для высокоточного масс-спектрометрического подтверждения.

Заряд, полярность и LogP

Формальный заряд: 0
Топологическая полярная поверхность (TPSA): 108 \(\text{Å}^2\)
Количество доноров водородных связей: 2
Количество акцепторов водородных связей: 6
XLogP3-AA (расчёт): 15.7

Несмотря на нейтральный ковалентный заряд, головка фосфохолина формирует локализованную ионную пару (положительно заряженный триметиламоний и отрицательно заряженный фосфат), что определяет свойства на водных интерфейсах. TPSA и количество водородных связей отражают полярную головку, способную к гидратации и водородным связям, тогда как высокий вычисленный XLogP указывает на доминирующий гидрофобный характер, обусловленный двумя длинными алифатическими цепями; вследствие этого водная растворимость пренебрежимо мала, а распределение в липидных мембранах и неполярных растворителях выражено.

Биохимическая классификация

Химический класс: Липиды -> Сфинголипиды -> Фосфосфинголипиды [SP03] -> Церамидфосфохолины (сфингомиелины) [SP0301]
IUPAC название (вычисленное): [(E,2S,3R)-3-гидрокси-2-[[(Z)-тетракоз-15-еноил]амино]октадек-4-енил] 2-(триметиламоний)этил фосфат

Это соединение является представителем сфингомиелинов (обычно сокращается SM), конкретно сфингомиелином \(\mathrm{d18:1/24:1(15Z)}\). В качестве фосфосфинголипида он отнесён к мембранным фосфолипидам с основой сфингоида вместо глицерола.

Химическое поведение

Стабильность и разложение

Физическое описание: Твердое вещество.

Генерация конформаций для трёхмерного моделирования может быть затруднена для сильно подвижных, крупных липидов; для данного соединения генерация конформеров не проводится из-за его размера и гибкости. Как и у родственных сфингомиелинов, химическая стабильность в нейтральных условиях высокая; термическое разложение требует повышенных температур. Ненасыщенная ацильная цепь уязвима к окислительной деградации (перекисное окисление липидов) в области цис-двойного связания под аэробными условиями с радикальным продвижением. Гидролитическая стабильность умеренная в нейтральных водных буферах, но ухудшается при кислых или щелочных значениях pH; повышенная температура и сильные кислоты или основания способствуют расщеплению фосфоэфирных и амидных связей.

Гидролиз и преобразования

Основное биохимическое превращение — ферментативное: гидролиз фосфохолиновой головки сфингомиелиназами с образованием церамида и производного фосфохолина, в то время как сфингомиелиназы синтетазы обеспечивают взаимопревращение церамида и сфингомиелина в метаболических путях. Фосфолипазы и неспецифические эстеразы могут действовать на фосфатную связь при жёстких условиях. Неферментативное расщепление амидной связи требует более жёстких условий (сильные кислоты или щёлочи, нагрев). Единственное цис-двойное связывание в положении C-15 ацильной цепи является основным участком окислительного воздействия с образованием перекисных продуктов; эти окислительные модификации изменяют упаковку мембраны и могут распознаваться системами клеточной репарации или сигнализации.

Биологическая роль

Функциональная роль и пути метаболизма

SM(d18:1/24:1(15Z)) выполняет функцию структурного липида мембран и метаболического прекурсора/резервуара для церамид-зависимой сигнализации. Сфингомиелины участвуют в формировании упорядоченных мембранных микродоменов (липидных рафтов) благодаря благоприятным взаимодействиям с холестерином и насыщенными цепями сфинголипидов; длинная \(\mathrm{C_{24:1}}\) ацильная цепь способствует межлистковым взаимодействиям и модуляции толщины мембраны. Ферментативный гидролиз сфингомиелиназами высвобождает церамид — биоактивный липид, вовлечённый в апоптоз, дифференцировку клеток и стрессовые реакции. Таким образом, этот вид находится на стыке биофизики мембран и метаболических путей сфинголипидов.

Пути метаболизма: центральные в метаболизме и обновлении сфинголипидов; ожидается взаимопревращение с церамидом и сложными сфинголипидами посредством сфингомиелиназ и синтаз.

Физиологический и клеточный контекст

Сообщаемые клеточные локализации: внеклеточная среда; мембрана. Сообщаемое тканевое расположение: плацента. В дополнительных данных об организмах отмечено присутствие C24:1 сфингомиелина в Trypanosoma brucei и Ailuropoda melanoleuca. В клеточных мембранах этот вид сфингомиелина преимущественно локализуется во внешнем листке и в упорядоченных доменах, влияя на кривизну мембраны, её жёсткость и распределение белков. Клинические ассоциации зарегистрированы в различных контекстах (например, при метаболических и воспалительных состояниях); изменения распределения видов сфингомиелина часто наблюдаются в патофизиологических липидомных исследованиях.

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

Номер CAS: 13-11-9
Идентификатор ChEBI: CHEBI:74535
Идентификатор ChEMBL: CHEMBL4545046
Идентификатор HMDB: HMDB0012107
Идентификатор LIPID MAPS (LM_ID): LMSP03010007
Идентификатор Metabolomics Workbench: 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

(Идентификаторы представлены в точности, как указано; SMILES, InChI и InChIKey приведены в виде обычного текста.)

Синонимы и биологические наименования

Сообщаемые синонимы (предоставленные депонентом и распространённые наименования): - SM(d18:1/24:1(15Z)) - N-(15Z-тетракозееноил)-сфинг-4-енин-1-фосфохолин - RefChem:1098598 - C24:1 сфингомиелин - 94359-13-4 - N-Нервоноил-D-эритро-сфингоилфосфорилхолин - 24:1 SM - [(E,2S,3R)-3-гидрокси-2-[[(Z)-тетракоc-15-еноил]амино]октадек-4-енил] 2-(триметилазаниумил)этилфосфат - N-[(15Z)-тетракозееноил]сфинг-4-енин-1-фосфохолин - Дополнительные систематические и предоставленные депонентом варианты наименований, представленные поставщиками и в липидомных аннотациях

Обзор безопасности и обращения

Общие рекомендации по обращению с этим классом биохимических веществ: - Физическое состояние: твёрдое; не-летучее в условиях окружающей среды. - Основные опасности связаны с тем, что вещество является органическим биохимическим реагентом: следует избегать контакта с кожей и глазами (использовать нитриловые перчатки, защитные очки), при работе с порошками или растворами использовать стандартные средства индивидуальной защиты лаборатории. - Из-за незначительной летучести риск ингаляции паров низкий, однако образование пыли должно контролироваться для предотвращения раздражения дыхательных путей и загрязнения аналитических процедур. - Длинноцепочечная ненасыщенная ацильная группа чувствительна к окислительному разложению; для длительного хранения следует защищать от воздуха и света. - Для получения подробной информации об опасностях, транспортировке и регуляторных требованиях пользователям следует ознакомиться с паспортом безопасности (Safety Data Sheet, SDS) конкретного продукта и местным законодательством.

Обращение и хранение биохимических материалов

Хранение: рекомендуется при низкой температуре (вторичное охлаждение или заморозка) и в осушённой, затемнённой среде для минимизации гидролиза и окислительной порчи. Для длительного хранения можно использовать инертную атмосферу (например, аргон) или антиоксиданты, чтобы снизить окислительное разложение; избегать повторных циклов замораживания и оттаивания, которые могут способствовать агрегации или гидролизу.
Растворимость и формулировка: практически нерастворим в воде; растворять или диспергировать в соответствующих органических растворителях (например, хлороформ, смеси метанола) или совместимых с липидами буферах, внимательно избегая гидролиза. При приготовлении дисперсий для биологических анализов использовать ультразвуковую обработку или стандартные процедуры ресуспензии липидов для формирования везикул или мицелл при необходимости.
Совместимость: избегать сильных кислот и щелочей, а также длительного воздействия повышенных температур; такие условия ускоряют расщепление фосфоэфирных и амидных связей.
Отходы и утилизация: собирать загрязнённые материалы как органические лабораторные отходы и утилизировать согласно институциональным процедурам утилизации опасных отходов.

Аналитические заметки: значения коллизионной кросс-секции (CCS) и данные масс-спектрометрии, полезные для идентификации, доступны для данного соединения и его аддуктов; см. ниже спектральные данные для справки.

Значения коллизионной кросс-секции (сообщённые): 305.1 \(\text{Å}^2\) [M+HCOO]^- (DT, N2, проба рыбки данио); 304.5 \(\text{Å}^2\) [M+H]^+ (DT, N2, проба плазмы человека); 307.6 \(\text{Å}^2\) [M+CH3COO]^- (DT, N2, проба бронхоальвеолярного лаважа человека).
Представительная информация MS/MS по предшественнику и спектрам: предшественник m/z (MS2, [M+H]^+) = 813.6844; общие пики фрагментов включают m/z 795.7, 736.6, 630.7. Для аналитического подтверждения сообщается несколько экспериментальных MS2 спектров LC–MS и данных qTOF в отрицательном режиме (например, предшественник m/z 797.653, максимальный пик 797.651306).