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清華大學生命科學學院陳曄光研究組對轉化生長因子-β（TGFβ）超家族信號通路在小鼠胚胎干細胞命運決定的分子機制方面進行了系統的研究。2012年2月3日，其研究組在《細胞》（Cell）子刊《細胞—干細胞》（Cell Stem Cell）發表了題為“BMP4 Signaling Acts via Dual-Specificity Phosphatase 9 to Control ERK Activity in Mouse Embryonic Stem Cells”的研究論文，報道了胚胎干細胞如何維持自我更新能力的重要分子機制。 胚胎干細胞保持自我更新且具有分化為各種成體組織細胞的能力，因此對于再生醫學研究具有重要的理論和應用價值。在體外培養小鼠胚胎干細胞時，骨生成素（BMP）和白血病抑制因子（LIF）兩種細胞因子一起就可維持其處于自我更新而不分化的狀態。BMP是TGFβ超家族一員，對BMP如何維持胚胎干細胞自我更新的分子機制還不太了解。陳曄光研究組一直從事細胞信號轉導，特別是TGFβ和Wnt信號的研究，因此對此問題進行了深入研究。 ERK蛋白是細胞內一種重要的信號分子，在小鼠胚胎干細胞中，ERK蛋白的活性對于細胞命運的決定至關重要。維持較低的ERK活性有利于細胞處于自我更新而不分化的狀態，相反，高ERK活性促使細胞分化。令人困惑的是，雖然LIF信號能夠通過調控STAT3蛋白活性促進干細胞自我更新，它同時也能激活ERK的活性從而使細胞易于分化。他們的研究解釋了這一看似自相矛盾的現象。他們發現BMP信號對于ERK蛋白的活性起著負調控的作用。進一步的研究發現這種調控需要新蛋白質的合成，而這種新的蛋白質正是DUSP9。DUSP9是一種去磷酸化酶，ERK蛋白正是它的底物。BMP信號通過下游的Smad蛋白在轉錄水平直接上調DUSP9的表達，從而促使ERK蛋白去磷酸化并失去活性。因此，在BMP和LIF的共同作用下，ERK活性被維持在合適的水平上，從而使得小鼠胚胎干細胞維持在自我更新而不分化的狀態。 該工作主要由實驗室的博士生李中偉和費騰共同完成，并得到了軍事醫學科學院楊曉研究組、北京大學基礎醫學院張宏全研究組和中科院遺傳發育所韓敬東研究組的幫助。該研究成果對于理解小鼠胚胎干細胞命運決定的分子機制有著重要的影響，進一步為再生醫學的研究奠定了基礎。（來源：清華大學生命科學學院） |
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