甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）作为内参的质疑以及在肿瘤中的表达

郝立宏 马坚伟 邵淑娟

甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）作为内参的质疑以及在肿瘤中的表达

郝立宏1马坚伟2邵淑娟＊

（1大连医科大学组织胚胎学教研室；2大连市友谊医院胸外科 辽宁116044）

甘油醛-3-磷酸脱氢酶 （glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH／G3PDH）是经典的糖酵解酶，由于广泛存在于众多生物体中，几乎在所有组织中都高水平表达。长期以来认为，该酶在同种细胞或者组织中的蛋白质表达量一般是恒定的，被作为看家基因广泛用于RT-PCR、Western blot等实验操作的标准化的内参。然而，近年有文献从 mRNA水平对GAPDH作为内参提出异议；也有比较同种组织在不同状态下的蛋白质表达差异时，GAPDH作为差异性蛋白质被鉴定。有研究认为在肿瘤组织或肿瘤细胞中GAPDH表达上调。本文就GAPDH作为内参的质疑以及在肿瘤中的表达和可能的机制作以阐述。

GAPDH；内参质疑；差异性蛋白质；肿瘤

甘油醛-3-磷酸脱氢酶 （glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH／G3PDH）是经典的糖酵解酶，广泛存在于众多生物体中，其在细胞中含量丰富，占总蛋白质的10%-20%；并且有高度种属保守序列，几乎在所有组织中都高水平表达，在同种细胞或者组织中的蛋白质表达量一般是恒定的，故长期以来该酶基因作为管家基因，被广泛用于RTPCR、Western blot等实验操作的标准化的内参。尽管在绝大部分的文献中，GAPDH是作为内参和参与糖酵解的功能被阐述，但近年来，有文献提到GAPDH在同种组织的不同状态中表达不稳定，已有学者对 GAPDH 作为管家基因提出了异议［1-8］，并提 出 在 肿 瘤 组 织 或 细 胞 中 表 达 上 调［4-5，9-11，17-22］，GAPDH可能作为肿瘤发生新的标志物，应该引起关注。

1.GAPDH作为标准化内参的质疑

1.1 在mRNA水平GAPDH的不稳定表达

Quiroz FG等［1］用 qRT-PCR 法研究 14 天和 20天干细胞分化成骨的评价指标中发现，管家基因β-肌动蛋白（ACTB），GAPDH 的表达不稳定。Zhou L等［2］研究神经元分化的实验中，用基因芯片技术对全基因组分析，并在六个分化条件下进行qRT-PCR，发现ACTB和GAPDH表达差异很大。Foldager CB等［3］用qRT-PCR分析不同氧环境下培养的组织工程人软骨细胞时发现，核糖体蛋白L13a（RPL13A）与β2-微球蛋白 （B2M）表达最稳定；而ACTB和GAPDH在所有的比较研究中最不稳定。Nguewa PA等［4］用qRT-PCR和微阵列基因芯片技术鉴定了16个人肺标本和肺癌细胞系，认为基因GAPDH和次黄嘌呤磷酸转移酶1（HPRT1）不适合作为肺癌活检的内参，虽然他们作为肺癌细胞系的参照基因合适。Revillion F等［5］用 RT-PCR 法检测人乳腺癌细胞系（MCF7）受雌二醇干预，发现GAPDH的表达与乳腺癌细胞增殖和肿瘤的侵袭性有关，提出在癌症中，基因GAPDH的表达不应该被视为一个控制RNA的内参使用。Gebhardt FM 等［6］用qRT-PCR法检测阿尔茨海默氏病（AD）对大脑新陈代谢的改变时，发现GAPDH和ACTB普遍表达较低，核糖体蛋白L13（RPL13）和18S核糖体RNA（18S）表达最稳定。Wierschke S等［7］评估了12位颞叶癫痫发作患者的新皮层组织中的参照基因阈值周期值的变化，GAPDH和HPRT不稳定，而突触素和神经元特异性烯醇化酶（NSE）／线粒体39S的核糖体蛋白L28（MRPL）表达最稳定。Congiu M 等［8］用qRT-PCR法分析丙型病毒性肝炎、肝纤维化和脂肪变性肝活检组织中 ACTB、HPRT1、GAPDH、丝氨酸-精氨酸二肽富含性剪切因子4（SFRS4）和β-葡萄糖醛酸酶和18S表达的一致性时，发现 HPRT1、ACTB、GAPDH和18S的一致性不好，而β-葡萄糖醛酸酶和SFRS4最稳定。上述文献均从基因水平提出和探讨了GAPDH基因在同种组织的不同状态表达不一致，对于GAPDH作为内参提出了异议。

1.2 在蛋白水平GAPDH作为差异性表达蛋白质被鉴定

应用蛋白质组学方法，在肿瘤组织和损伤组织中GAPDH作为差异性蛋白质被筛选和鉴定。

Suzuki A等［9］用血清蛋白质组学方法比较黑色素瘤患者和健康志愿者血清标本，鉴定出：真核延伸因子2（EEF2）、烯醇1（ENO1）、果糖二磷酸醛缩酶 A（ALDOA）、GAPDH 和 核 蛋 白 A2B1（HNRNPA2B1）。应用双向凝胶电泳（2-DE）和基质辅助激光电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）技术，Li Y 等［10］比 较 人 胃 癌 细 胞 系 MKN28，SGC7901和BGC823细胞，鉴定出差异性蛋白质GAPDH。Rubporn A 等［11］比较肺癌细胞（A549）与正常肺成纤维细胞系（MRC-5），鉴定出核纤层蛋白70kDa，醛脱氢酶，α磷酸化-烯醇化酶，GAPDH，丙酮酸激酶和过氧化物酶。Cuezva JM等［12］对90例肺腺癌和10例健侧肺标本进行蛋白质表达差异分析，鉴定出线粒体-β亚基（＋）-ATP合成酶（β-F1-ATP酶）、热休克蛋白60和 GAPDH。Weinkauf M等［13］分析硼替佐米对五个淋巴瘤细胞系的诱导，筛选出用硼替佐米治疗4小时后发生改变的蛋白，包括 热 休 克 蛋 白 （HSPA9，HSP7C，HSPA5，HSPD1），能量代谢相关蛋白（ATP5B，AK5，TPI1，ENO-1，ALDOC，GAPDH），转录调控相关蛋白（HNRPL，SFRS12）和细胞分裂相关蛋白（NEBL，ACTB，SMC1A，C20orf23）以 及 肿 瘤 抑 制 基 因（ENO-1，FH）。Yuan XC等［14］研究不同时间用电针造成大鼠急性脊髓损伤，鉴定出二氢脱氢酶，苹果酸脱氢酶1和GAPDH。Cadete VJ等［15］研究Rho激酶通路因子Y-27632对离体大鼠心脏心肌缺血／再灌注（I／R）损伤发展中的影响，鉴定出乳酸脱氢酶和GAPDH等四个蛋白质，经Y-27632处理后显着 增 加。Duan X 等［16］应 用 2-DE 和 肽 指 纹（HPRP）研究氧化损伤对肺部疾病的影响时，鉴定出了差异性蛋白质GAPDH。

2.GAPDH在肿瘤中的表达

2.1 GAPDH在肿瘤中的异常表达

在肿瘤细胞系及肿瘤组织与正常细胞及癌旁正常组织比较时，发现GAPDH的表达并不一致。Nguewa PA等［4］对16个人肺癌标本及癌旁组织鉴定，发现GAPDH的表达存在明显差异。Lau WY等［17］对10个肝癌患者和非肿瘤病人的组织进行基因表达分析，GAPDH 在肝癌组织中高表达。Yamagata M 等［18］用 Northern杂交比较20对肝癌组织和配对的组织，GAPDH在所有的肝癌组织中高表达。Gong Y等［19］用RNA印迹比较人肝癌组织、癌旁组织和正常肝组织，GAPDH的 mRNA在肝癌显著升高（分别高于癌旁和正常肝组织14倍和16倍），认为GAPDH表达水平显著升高，可作为诊断人类肝癌的指标。Chang YT等［20］在15例大肠癌组织和配对的癌旁组织中，以GAPDH为内参照分析22个细胞凋亡和自噬相关基因时，发现肿瘤组织中GAPDH的mRNA含量高于配对的非肿瘤组织约4.01倍。Schek N等［21］提出胰腺癌和结肠腺癌中GAPDH mRNA的表达高于正常胰腺和结肠水平，认为高的GAPDH mRNA水平可能是人类腺癌的特点。Revillion F等［5］提出 GAPDH的表达与乳腺癌细胞增殖和肿瘤的侵袭性有关。VilàMR等［22］对肾脏肿瘤细胞和原代培养的正常肾细胞进行比较后认为，GAPDH是肾肿瘤细胞的潜在的标记物，其高表达似乎是肾细胞癌（RCC）的晚期事件。应用蛋白质组学方法比较肿瘤组织或细胞与正常组织或细胞的差异，鉴定出 GAPDH［9-11］，如：黑色素瘤、人胃癌细胞系 MKN28、SGC7901和BGC823、肺癌细胞（A549）以及肺腺癌组织标本。

2.2 GAPDH在肿瘤中的作用

不论是基因水平还是蛋白水平GAPDH表现出的与正常组织或细胞的差异，提示GAPDH的高表达，在肿瘤中应该有一定的意义。GAPDH作为糖酵解的关键酶，在肿瘤细胞的增殖过程中随着糖酵解的增加而表达调高是可能的。Mazurek S等［23］提出细胞增殖过程要消耗大量的能量，若细胞无限增殖，可导致细胞死亡，ATP的耗竭。肿瘤细胞通常是在糖酵解中主要表现为丙酮酸激酶的大量积累，丙酮酸在糖酵解过程中释放了大量的谷氨酸和 GAPDG。Chang YT 等［20］也提到，GAPDH 的高表达可能反映了肿瘤细胞的代谢状态。结合近年报道的GAPDH参与的质膜融合、核膜组装修复、DNA 修复、端粒的维修和保护等功能［24-25］，Valenti MT等［26］在研究二磷酸盐 （BPs）对肿瘤细胞株PC23、DU2145、MCF27和 T247D的影响时提出，BPs能抑制上述细胞株GAPDH 基因的表达，而BPs具有抗肿瘤作用，推测GAPDH可能为BPs抗肿瘤机制的靶基因。因此，我们推测肿瘤组织或细胞中GAPDH的过表达，应该是肿瘤发生过程中的一种代偿性反应。

3.结语

GAPDH在很多同种组织或细胞的不同状态下表达不一致，尤其在许多肿瘤组织或细胞中的表达上调，不应该再看作是独立的事件。因此，GAPDH有可能作为肿瘤发生的标志物。在同时比较肿瘤组织或细胞与正常组织或细胞的某种基因或蛋白的表达时，GAPDH作为内参应慎重。

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R329

A

10.3870／zgzzhx.2011.05.015

2011-02-14

2011-06-16

郝立宏，女（1969年），汉族，博士研究生。

＊通讯作者（To whom correspondence should be addressed）