Ⅱ型高尔基体膜蛋白GP73的研究进展

蔡媛媛，徐 霞

（广州医学院第一附属医院 检验系，广东 广州 510182）

Ⅱ型高尔基体膜蛋白GP73的研究进展

蔡媛媛，徐 霞

（广州医学院第一附属医院 检验系，广东 广州 510182）

高尔基体在真核细胞中发挥着重要作用，在既往的研究中，发现了很多高尔基体相关蛋白以及高尔基体膜蛋白，其中有许多都参与粗面内质网蛋白合成或运输过程，但具体的功能尚不明确。在探究高尔基体相关蛋白功能的时候，一种Ⅱ型高尔基体膜蛋白（TypeⅡGolgi membrane protein，Golph2）引起了研究者的高度关注。因Golph2多克隆抗血清能够特异性识别人类上皮细胞裂解物中大小为7.3×104的蛋白分子，故又将这种蛋白称为GP73（Golgi protein-73）。GP73最初在成人巨细胞肝炎（giant-cell hepatitis，GCH）的病原学研究中发现，GCH是肝炎中一种罕见的形式，可能与病毒性致病原感染有关。在近几年的研究中发现此GP73不仅与病毒感染、肝脏疾病相关，和其它疾病，尤其是肿瘤疾病都有一定的关联，但该蛋白的研究目前仍处于初步阶段，它是否能够代替甲胎蛋白（Alpha-fetoprotein AFP）作为肝癌诊断的新标记物，或是成为其它肿瘤诊断或治疗的辅助指标，都有待更深层次的研究。本文查阅了近几年GP73现有的研究状况，综述如下，以期为广大的科研工作者提供参考。

1 GP73的结构和相关特性

编码GP73的基因定位于人类染色体9q21.23，cDNA全长为3 042bp，基因序列中包括一个长为1200bp的开放阅读框（如图1），框内起始部位有两个编码甲硫氨酸的密码子（ATG），这两个密码子之间又间隔八个密码子，为十四（烷）酰化序列（如图1、2斜体），此序列在一些细胞内信号传导和蛋白的磷酸化、去磷酸化过程中起着重要的作用。从图1可看出，框内3＇端最后有一个终止密码子，共产生400个氨基酸，计算得到的分子量为45KDa。由于含有大量的酸性氨基酸（Asp5.5%，Glue12.2%），其等电点PI＝4.72，正因为GP73有这样的性质，所以体外重组表达的GP73在变性胶SDS-PAGE中的迁移速度被阻滞［1］，使得所见到的分子量比实际的45KDa稍大，同样的电泳现象也见于含酸性氨基酸较高的早衰蛋白中。需要注意的是原核重组蛋白的表达是没有任何修饰的，但在人体血清中GP73经过大量糖基化，其分子量在血清检测中显示约为73KDa，这比理论的45KDa要大的多。

GP73有很强的亲水性，但是却有着疏水的氨基端，在氨基端编码的跨膜区中，第28与29个氨基酸之间有一潜在的信号肽裂解位点。GP73的羧基端位于细胞外，有五个糖基化位点（图1、2边框标记），其功能尚不清楚。紧邻跨膜区发现了一些卷曲螺旋结构，该结构参与蛋白之间的相互作用。GP73可能代表着另一种高尔基Ⅱ型膜蛋白，如高尔基磷酸蛋白GPP130，这种蛋白与GP73结构相似，都含有大量的酸性氨基酸，都有卷曲结构。

图1 开放阅读框碱基序列

图2 编码的氨基酸序列

Kladney等人利用高pH值处理微粒体的方法证明了GP73为具有Ⅱ型拓扑结构的完整膜蛋白，且不在细胞表面表达，是一种定居于高尔基体的蛋白；研究者也证明了GP73没有任何低聚糖修饰和特异性酶的性质。

GP73自身的性质很复杂，作用可能体现在细胞内运输、细胞信号传导以及蛋白组装和修饰中。Wright等采用基因捕获法建立了羧基端截短型的GP73小鼠模型［2］，这种小鼠具有2个特点：（1）出生率高，繁殖速度快，但是积累生存率低（尤其是雌鼠）；（2）常伴有不同程度的肝、肾形态学改变［3］。这个实验部分证明了GP73功能的重要性。

2 GP73在正常人体组织中的分布情况

正常人体中的大部分组织都能表达GP73，提示GP73可能发挥着类似管家基因的作用。免疫组化结果显示，GP73主要在上皮细胞系中表达，如肠道中，GP73仅局限于肠腺柱状上皮细胞，尤其是在腺体表面的上皮细胞中含量最多；在肺的细支气管柱状纤毛上皮细胞中也发现了GP73的痕迹；肾脏远曲小管和集合管中，GP73显示出很强的表达信号，但在肾小球中，GP73的表达很少，甚至没有表达；在前列腺，GP73的表达也仅限于该腺体的上皮细胞；在正常的肝组织中，GP73在胆管上皮细胞中持续表达，而在肝细胞中，GP73不表达，即使表达，量也很少，并且仅在门静脉周围分散的细胞中表达。

3 GP73与病毒感染

GP73为高尔基蛋白，而这类蛋白的功能研究尚不完善，早期的研究集中于病毒感染对高尔基体的干扰，从而间接研究此类蛋白的功能，文献报道了很多病毒对高尔基体功能的影响，如疱疹病毒，巨细胞病毒和脊髓灰质炎病毒。GP73最初是在一例成年GCH患者的肝细胞中发现的，GCH是肝炎的一种罕见形式，推测是由病毒感染引起，由此，研究人员设想用病毒感染肝细胞系，看是否能诱导肝细胞产生GP73［4］。在体外实验中，已经建立了腺病毒感染HepG2细胞的模型，而且已证明了GP73是在腺病毒感染早期表达的，提示GP73可能是一种新型的病毒反应性蛋白。需要注意的是，在体外新城疫病毒（Newcastle virus infection）感染模型中也首次分离出了部分GP73cDNA，所以GP73的反应性并不单局限于一种或是一类病毒，但单就腺病毒来说，腺病毒的某些基因对GP73的表达是必须的，因为在腺病毒5（Ad5）和腺病毒2（Ad2）感染肝癌Hep3B细胞的实验中发现，敲除腺病毒基因E1A羧基端上的CID（CtBP interaction domain，CID），GP73不表达，而未敲除该基因的腺病毒则可以诱导细胞产生GP73。总的来说，一方面GP73的表达也许影响病毒的复制、病毒蛋白的转运、以及病毒微粒体的成熟，另一方面，它也可能导致正常细胞功能的失调，如影响细胞的分化及寿命。

4 GP73与肝脏疾病的关系

4.1 GP73与肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）之间的关系

HCC是世界五大常见癌症之一，其增长速度非常之快。肝硬化是HCC发病过程中的一个重要发展过程［5］，因此，肝硬化患者组成了HCC的高危人群，目前，在肝硬化患者中，AFP是唯一推荐检测HCC的血清标志物［6］，另外还有影像学检查，但是同样存在着局限性，如果肿瘤体积较小，影像方法也很难检出。为了提高患者的生存率，就非常需要一种能够检测出早期HCC的方法。研究者也提出了多种 肿 瘤 标 记 物，如 AFP-L3［7］，肿 瘤 生 长 因 子TGF-β，磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（glypican-3，GPC3）等［8］。近年来研究发现，GP73以良好的敏感性被视为最有潜力的HCC标记物［9］。GP73在正常肝细胞中少量表达甚至不表达，而在HCC中，GP73的血清水平显著增高［10］，国外研究者发现在早期HCC的诊断中，GP73敏感性为62%，而AFP的敏感性仅为25%，即GP73是较AFP更有优势的一种早期检测HCC的血清标志物［11］。在国内，研究人员用western blot方法比较了HBV患者、HCC患者和健康人中GP73与AFP的血清水平，发现GP73诊断HCC的敏感性为73%，而AFP仅为48.6%［12］。与此同时，研究通过肝癌组与健康组的对照，国际上首先确立了GP73的正常值为1.2（0.9－1.7）相对单位，肝癌组血清GP73平均值为14.7（8.9－29.4）相对单位，远高于健康对照组，且与肿瘤个体的大小无关，与是否携带乙肝病毒也没有显著差异［13］。

4.2 GP73与肝脏良性疾病之间的关系

GP73的异常表达同肝脏多种疾病相关，研究人员发现，急慢性肝炎、酒精肝、自身免疫性肝炎以及Wilson疾病中，肝细胞中GP73的表达都有一定程度的增高。其中，自身免疫性肝炎经免疫抑制剂治疗后，GP73表达明显降低，这表明在自身免疫性肝炎中GP73表达上调是可逆的。而慢性丙肝和酒精肝病人的疾病分级同GP73水平的相关性不明显，由此可见，GP73在急慢性肝脏疾病中都可以出现一定程度的表达，这种蛋白对肝脏疾病的病因诊断可能没有帮助，但可以作为肝脏疾病的血清标志物。另外Wilson病肝细胞中GP73含量增高与铜超载无关［14］，主要是由肝脏的炎症、纤维化及发育不良所致。

5 GP73与睾丸肿瘤之间的关系

睾丸肿瘤在年轻人中已经成为一种较常见的肿瘤疾病，且发病率逐年上升，其可分为两大类：生殖细胞瘤（testicular germ cell tumours GCT）和性腺基质细胞瘤（sex cord-stromal tumours）。GCT 是一种高异质性肿瘤，又可以分为精原细胞瘤和非精原细胞瘤。在非精原细胞瘤中，间质细胞瘤（leydig cell tumours，LCT）是最常见的，虽然LCT通常是良性肿瘤，但有10%的恶变可能，并且对放化疗治疗不敏感，同其他GTC相比，预后非常差，唯有进行早期诊断，争取治疗时间才有可能挽救病人的生命［15］。但是LCT没有合适的标记物，目前对LCT隐匿转移可能性的估计是以肿瘤细胞形态学的变化来判断的，也有如钙网膜蛋白、α－抑制素、黑色素A等免疫组化标记物，但是它们的特异性不高，尤其是不能区分肾上腺皮质细胞瘤和黑素瘤细胞的睾丸转移癌，所以为了更进一步了解睾丸肿瘤的生物行为，建立合适的治疗方法，研究者对该肿瘤中GP73的分布进行了深入研究。

研究发现，与睾丸肿瘤组织相比，正常组织中GP73的含量极低甚至是没有，但在睾丸精原细胞瘤的患者中，GP73的表达水平大幅提高。在精原细胞瘤中，GP73呈颗粒状，偶尔簇装聚集，非常容易辨别，并且GP73的形态不会随着肿瘤的发展和年龄的差异而发生变化，因而非常有利于临床检查［16］。同样，在LCT中，GP73也呈高表达，但是在正常睾丸间质细胞（leydig cell）中，GP73的表达量也非常之高，这种现象需要我们更进一步的研究GP73在生理学和病理学上功能的区别。睾丸间质细胞是内分泌型细胞，分泌各种激素，包括雄激素、雌激素，GP73在该细胞中的高表达，为进一步研究GP73在内分泌腺中的功能做了铺垫。

6 GP73与前列腺癌的关系

前列腺癌的诊断往往依赖于前列腺穿刺标本的病理检查，但活检标本取材有限，仅仅靠光镜下的组织学形态有时很难鉴别，这给诊断条件增加了难度，甚至造成误诊。目前分子生物学技术的发展已经证明，前列腺癌的发生发展是多种癌基因和抑癌基因共同作用的结果，可以从蛋白水平和基因水平检测前列腺癌。近年研究发现α－甲基酰基－辅酶A消旋酶（α-methylacyl-CoA recemase AMACR）在前列腺癌中具有高度特异性和敏感性，P63也是目前基底细胞的可靠标记物，但在一些病例中，此疾病的诊断仍然存在着很多困难，虽然AMACR被广泛作为前列腺癌的阳性标记物使用，但却有显著的两个局限性：内部肿瘤异质性的分辨率不高；存在着AMACR阴性肿瘤。同时P63在多数前列腺肿瘤中是不表达的，这使得研究者不得不寻找其他的标记物，有报道指出，在大量临床前列腺癌切除的组织中发现了GP73［17］。研究表明，如将GP73作为辅助标记物，AMACR阴性肿瘤的检出率可大幅度提高［18］。但是GP73不推荐作为主要的标记物，因为它的敏感性不如AMACR，并且，在高度可塑性的良性肿瘤中，GP73的表达量同样上升，所以研究者仅建议，将GP73作为辅助标记物，来检测AMACR阴性的前列腺癌。

7 GP73与食管癌的关系

食管癌的五年存活率小于15%，其治疗方法主要包括手术切除，化疗和放疗。在化疗中会出现耐药性，这使得化疗效果大打折扣。如顺氯胺铂（cisdiamminedichloroplatinum II CDDP）是使用最广泛的抗癌药，但是CDDP很容易导致获得性耐药，从而影响了CDDP治疗食管癌的效果。为了研究CDDP产生耐药性的原因，实验者分析了一系列食管癌基因，探究哪些基因可以影响对CDDP的敏感性。研究表明食管癌的TE4细胞系中的GP73的表达可以使细胞产生对CDDP的耐药性，抑制TE4细胞中GP73的表达，可以重新让细胞恢复对CDDP的敏感［19］，从而更好的治疗食管癌，这为避免食管癌耐药性的出现开辟了新的治疗途径。

另外，GP73与肺癌也有一定的关联，肺癌可分为小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌（nonosmall cell lung cancer，NSCLC），NSCLC又可分为腺癌、鳞状细胞癌和大细胞肺癌，其中以腺癌占多数，GP73在腺癌中的表达量较其它类型的肺癌要明显的多，但由于肺腺癌细胞来源于颗粒上皮细胞，属于外分泌腺体，只能将GP73快速分泌到肺泡里去，所以GP73不太可能作为肺腺癌的血清标记物，只有采取新的检测方法，才能更好的在临床区分肺癌分类中发挥作用，在该研究过程中，再次证明了GP73与性别相关，相同的肺腺癌中，女性的GP73的表达强度明显高于男性［20］。

综上所述，早期研究者认为GP73可以作为HCC的血清标记物，到目前为止，GP73在许多肿瘤中都出现了不同程度的增多表达［21］，如前所述的前列腺癌，食管癌，精原细胞瘤，还有没有提及的尿道细胞癌，肠道癌，乳腺癌等，那么GP73是否在上述之外的其它肿瘤中也有表达？这需要我们更深入的研究，但不管怎样，GP73作为一个新的高尔基蛋白，在诸多肿瘤中都有增多表达，必定有它自身存在的意义。另外，GP73作为潜在的肿瘤标记物，不管它将来对哪种肿瘤最具有特异性，首先要建立一种经济、简便的抗干扰能力强的方法来检测GP73，这样才能真正将GP73的价值推广运用于临床。

［1］Xie Hong bin，Goug Yu，Peng Tao，Cloning of the Promoter Regions of Golgi Membrane Glycoprotein GP73［J］.Agricultural Biotechnology，2008，9：39.

［2］Kladney RD，Cui X，Bulla GA，et al，Decreased survival and hepato-renal pathology in mice with C-terminally truncated GP73（GOLPH2）［J］.Int J Clin Exp Pathol，2009，2：34.

［3］郭振英，张爱霞，曹伯良.GP73在肿瘤诊断中的研究进展［J］.中华检验医学杂志，2010，33：469.

［4］Ralegh D.Kladney，Gary A，Bulla，Linsheng Guo，et al.Gp73，a novel Golgi-localized protein up regulated by viral infection［J］.Gene，2000，53.

［5］阎 涛，蔡建强，毕新宇.肝细胞癌肿瘤标记物研究新进展［J］.国际肿瘤学杂志，2008，35（9）：704.

［6］谭龙益，陈 洁，王 皓.血清Ⅱ型高尔基体膜蛋白与人类肝细胞癌的关系［J］.中华肝脏病杂志，2009（，4）.

［7］Gave Li，Tony Mallory，Shinji Satomura.AFP-L3：a new generation of tumor marker for hepatocellular carcinoma［J］.Clinica Chimica Acta，2001，31：15.

［8］毛一雷，杨华瑜，徐海峰，等.新的肝癌血清标记物GP73在肝癌诊断中的初步研究［J］.中华医学杂志，2008，28：104.

［9］Li X，Wu K，Fan D.Serum Golgi Phosphoprotein 2level：a better marker than alpha-fetoprotein for diagnesing early hepatocellular［J］.Carcinoma，2009，49：1602.

［10］张 涛，单 利.高尔基体蛋白73与恶性肿瘤关系的研究进展［J］.Medical Recaptitulate，2010：3421.

［11］Riener MO，Stenner F，Liewen H，er al.Golgi phosphoprotein 2（GOLPH2）expression in liver tumors and its value as a serum marker in hepatocellular［J］.Carcinomas Heatology，2009.

［12］刘树业，杜 智，邵新华，等，高尔基体蛋白73在肝癌诊断中的意义［J］.广东医学，2010，31（3）：309.

［13］徐万菊，赵 莉，马万山.GP73在肝细胞癌诊断中的应用进展及展望［J］.医学检验与临床，2009，20（6）：70.

［14］Wright LM，Huster D，Lutsenko S，et al.Hepatocyte GP73expression in Wilson disease［J］.J Hepatol，2009，51：557.

［15］Geijn van de GJ，Hersmus R，Looijenga LH.Recent developments in testicular germ cell tumor research［J］.Birth Defects Res C Embryo Today，2009，87（1）：96.

［16］Florian R Fritzsche，Glen Kristiansen，Marc-Oliver Tiener，et al.Golph2expression may serve as diagnostic marker in seminomas［J］.BMC Urology，2010：4.

［17］G Kristiansen，FR Fritzsche，K Wassermann，et al.Golph2protein expression as a novel tissue biomarker for prostate cancer：implications for tissue-based diagnostic［J］.Cancer，2008，99：939.

［18］Kristiansen G Fritzsche FR，Wassermann K，Jager C，et al.GOLPH2protein expression as a novel tissue biomarker for prostate cancer：implications for tissue-based diagnostic［J］.Br J Cancer.

［19］Takeyasu Katada，Hideyuki Ishiguro，Masahiro Kimura，et al，GP73contributes to the sensitivity of cisplatin in esophsgeal canner［J］.Esophagus，2009，6：173.

［20］Fangfang zhang，yanli Gu，Xiang Li，et al，Up-regulated Golgi phosphoprotein 2（GOLPH2）expression in lung adenocarcinoma tissue［J］.Clinical Biochemistry，2010，983.

［21］Fimmel CJ，Wright L，Golgi protein 73as a biomarker of hepatocellular cancer：development of a quantitative serum assay and expression studies in hepatic and extrahepatic malignancies，2009.

1007－4287（2012）07－1328－04

2011－06－03）