董惠钧，姜俊云

    微生物法制备单唾液酸四己糖神经节苷脂的机制和方法

    董惠钧，姜俊云

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    单唾液酸四己糖神经节苷脂(GM1)是含有单个唾液酸的酸性鞘糖脂，被认为是除脑源性神经生长因子和层粘蛋白外，对神经系统损伤具有显著临床疗效的生物药物。GM1主要来源于哺乳动物含丰富神经的脑组织，经有机溶剂提取和柱层析分离精制获得。由于 GM1在脑组织神经节苷脂类物质中的含量非常少约为 32.9%[1]，提取收率低，所以要经过多唾液酸神经节苷脂的转化作用生成单唾液酸四己糖神经节苷脂。目前转化方法主要是酸法转化，但是酸法转化的效率低，处理温度高以及处理量少，限制了其大规模应用。近年来，科研人员开发了一种利用酶促反应水解唾液酸糖苷键进行神经节苷脂转化的方法，该法具有转化效率高、转化条件温和、处理量大等优点。本文概括介绍了国内外在神经节苷脂、唾液酸酶和 GM1微生物酶法转化工艺研究等方面的研究进展，并展望了生物法制备 GM1的发展趋势。

    1 神经节苷脂结构性质与功能

    1.1 结构性质

    神经节苷脂(ganglidosides，GLS)由一类含唾液酸的亲水寡糖通过 β-1, 1 糖苷键与疏水的神经酰胺连接而成的两性大分子(图1)。神经节苷脂由鞘氨醇、脂肪酸和含唾液酸的寡糖链三部分组成。神经节苷脂鞘氨醇为链长 18 或 20 个碳的多羟基脂肪胺；脂肪酸是通过亚氨基连结在神经鞘氨醇基上，主要是硬脂酸(18:0)占 95%，其他 5% 的脂肪酸有蛛网酸(20:0)、棕榈酸(16:0)或棕榈油酸(16:1)。脂肪酸和鞘氨醇组成神经酰胺(ceramide)，是神经节苷脂结构中的疏水部分。神经节苷脂中的寡糖链主要为 D-葡萄糖(D-Glc)、D-半乳糖(D-Gal)、D-乙酰半乳糖胺(GalNAc)。寡糖链末端的唾液酸以乙酰化形式存在，称为 N-乙酰神经氨酸(NeuNAc，NANA)。寡糖链和唾液酸上的多羟基组成神经节苷脂的亲水部分[2-3]。因此，两性分子神经节苷脂是以微泡或聚合物形式溶于水。

    1.2 生物学功能

    神经节苷脂广泛存在于哺乳动物的组织和细胞膜上，其中在脑组织和神经组织中含量最高。作为膜抗原和病毒、细菌及毒素的受体，GLS 在细胞识别，细胞粘合，调节细胞免疫，决定血型等方面起着非常重要的作用[4-6]。神经节苷脂水解产生的神经酰胺(ceramide)，是一种抑制性第二信使，参与多种细胞功能，具有调节细胞生长、变异、凋亡 ......