ガングリオシドの抽出、精製、プロファイリング

ガングリオシドは、1つ以上のシアル酸残基を有するスフィンゴ糖脂質1として^{定義される。}それらは主に細胞表面で発現し、その疎水性セラミド脂質部分は原形質膜の外小葉に埋め込まれ、親水性グリカンは細胞外空間に広がってい^ます2。脊椎動物の細胞や組織に広く分布していますが、脊椎動物の脳³に特に豊富に存在しており、そこで最初に発見され命名されました⁴。

ガングリオシドグリカンの構造はさまざまで、その命名法の基礎となっている(図1)。ガングリオシドグリカンは、シアル酸の異なる数および分布を有する中性糖コアからなる。最小のガングリオシドであるGM4は、2つの糖(ガラクトースに結合したシアル酸)のみを有する⁵。より大きな天然に存在するガングリオシドは、単一の中性コア上に1ダース以上の総糖⁶ または最大7つのシアル酸を含むことができる⁷。それらのセラミド脂質部分も変化し、異なるスフィンゴシン長および様々な脂肪酸アミドを有する。脊椎動物の脳では、4つのガングリオシド種、GM1、GD1a、GD1b、およびGT1bが優勢である。ガングリオシド発現は、発生的に調節され、組織特異的であり、かつ細胞型特異的である。

図1:主要な脳ガングリオシドおよびその生合成前駆体。 構造は、グリカン¹¹のシンボル命名法を用いて示されている。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

ガングリオシドは、自身の膜にタンパク質を関与させ調節することによって(シス調節)、または他の細胞上の細菌毒素およびレクチンを含む細胞外環境におけるグリカン結合タンパク質を関与させること(トランス認識)によって分子レベルで機能する³。ガングリオシドの調節タンパク質への特異的結合および/または他の分子との脂質ラフトへの自己会合は、神経系の構造および機能、癌の進行、代謝、炎症、神経細胞タンパク質障害、および感染症に影響を与える細胞挙動の変化をもたらす⁸。それらの多様な細胞の役割のために、それらの単離および分析のための方法は、生理学的および病理学的プロセスの調節に関する強化された洞察を提供することができる。ここでは、迅速な小規模抽出および分析のための検証された方法、および脳からのガングリオシドの分取スケール単離が提供される。他の組織への適用のための機会と課題が議論される。