神经节苷脂提取、纯化和分析

神经节苷脂被定义为含有一种或多种唾液酸残基的鞘氨醇脂¹。它们主要在细胞表面表达，其疏水性神经酰胺脂质部分嵌入质膜的外小叶中，亲水聚糖延伸到细胞外空间²。虽然它们广泛分布在脊椎动物细胞和组织中，但它们在脊椎动物的大脑中特别丰富³，它们在那里首次被发现并命名⁴。

神经节苷脂聚糖的结构各不相同，是其命名法的基础（图1）。神经节苷脂聚糖由中性糖核组成，具有不同数量和分布的唾液酸。最小的神经节苷脂GM4只有两种糖（唾液酸与半乳糖结合）⁵。较大的天然神经节苷脂可能含有十几种总糖⁶ 或多达七种唾液酸，单个中性核心⁷。它们的神经酰胺脂质部分也各不相同，具有不同的鞘氨醇长度和多种脂肪酸酰胺。在脊椎动物的大脑中，有四种神经节苷脂，GM1，GD1a，GD1b和GT1b占主导地位。神经节苷脂表达具有发育调控性、组织特异性和细胞类型特异性。

图1：主要的脑神经节苷脂及其生物合成前体。 结构使用聚糖符号命名法显示¹¹。 请点击此处查看此图的放大版本。

神经节苷脂通过在其自身膜中参与和调节蛋白质（顺式调节）或通过在细胞外环境中参与聚糖结合蛋白，包括其他细胞上的细菌毒素和凝集素（反式识别）在分子水平上起作用³。神经节苷脂与调节蛋白的特异性结合和/或与其他分子的自关联转化为脂筏导致细胞行为的变化，从而影响神经系统结构和功能、癌症进展、代谢、炎症、神经元蛋白病和传染病⁸。由于它们的细胞作用多种多样，它们的分离和分析方法可以增强对生理和病理过程调节的见解。在这里，提供了经过验证的快速小规模提取和分析方法，以及从大脑中分离神经节苷脂的制备性规模。讨论了应用于其他组织的机遇和挑战。