鞘磷脂 (sphingomyelin, SM) 是一类在哺乳动物中含量最多的鞘脂。大部分鞘磷脂位于质膜外叶，与胆固醇，糖脂等共同形成脂筏。鞘磷脂是在高尔基体中由鞘磷脂合成酶在神经酰胺 (ceramide) 的C-1羟基上连接胆碱磷酸合成的。神经酰胺则是由鞘氨醇骨架 (sphingoid base) 酰基化合成，该过程受到6种酰基转移酶的调控。鞘磷脂分子中，鞘氨醇骨架和脂肪酸链的结构呈现多样性，包括不饱和化，羟基化，支链甲基化等（如图1）。然而目前的分析方法对鞘磷脂的链组成鉴定灵敏度比较低，对鞘磷脂链内修饰的结构鉴定能力还不足，因此亟待发展高通量的鞘磷脂深度结构解析的脂质组学新方法。

图1. 鞘磷脂结构呈现多样性

最近，清华大学瑕瑜教授课题组利用胆碱磷酸头部基团与碳酸氢根之间的强相互作用，发展了一种新型气相自由基诱导解离方法。该方法实现了脂质组学层面上PC的sn异构体分析。¹类似的，鞘磷脂的碳酸氢根复合物在低能量碰撞裂解下，也形成自由基中间体。伴随着该自由基的产生，鞘氨醇骨架C-1上的氢被夺取，形成了只和脂肪酸链相关的离子“N-Acyl”（如图2）。该离子的生成实现了高灵敏鉴定鞘磷脂链组成（鞘氨醇骨架/脂肪酸酸链）。鉴定灵敏度相比于甲酸根等阴离子方法提高了10倍左右。自由基诱导解离也引发链内碎裂，为鞘磷脂链内修饰如羟基和支链的定位提供实验证据。他们也将Paternò-Büchi(PB)-MS/MS鉴定双键位置的方法应用到鞘磷脂分子上，揭示了邻近α-羟基的双键的低反应活性。

图2. 鞘磷脂碳酸氢根复合物自由基诱导解离机理

  由于碳酸氢铵可作为流动相引入液相色谱，因此他们建立了LC-(PB)-MS/MS分析流程。基于该流程，在猪脑脂质提取物中共鉴定了40个鞘磷脂分子，包含10对链组成异构体以及7对碳碳双键位置异构体。最后，该流程被应用到线虫中鞘磷脂的精细结构解析。几乎50%鞘磷脂分子都是被羟基化的，“N-Acyl”离子的精确分子质量可以进一步确定羟基的链归属（鞘氨醇骨架/脂肪酸链）。自由基诱导解离在羟基和双键处的特异性裂解，首次揭示了线虫中完整鞘磷脂分子上的iso-甲基支链和2-OH结构。

 综上，瑕瑜教授课题组建立了高灵敏，高通量和高结构解析度的鞘磷脂分析平台。这一成果近期发表在Analytical Chemistry上，文章的第一作者是清华大学博士生赵雪。

本文作者：赵雪

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c03502

原文引用：doi.org/10.1021/acs.analchem.0c03502