清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳曄光研究組對轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGFβ）超家族信號通路在小鼠胚胎干細(xì)胞命運決定的分子機制方面進行了系統(tǒng)的研究。2012年2月3日，其研究組在《細(xì)胞》（Cell）子刊《細(xì)胞—干細(xì)胞》（Cell Stem Cell）發(fā)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(xì)胞如何維持自我更新能力的重要分子機制。

    胚胎干細(xì)胞保持自我更新且具有分化為各種成體組織細(xì)胞的能力，因此對于再生醫(yī)學(xué)研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。在體外培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞時，骨生成素（BMP）和白血病抑制因子（LIF）兩種細(xì)胞因子一起就可維持其處于自我更新而不分化的狀態(tài)。BMP是TGFβ超家族一員，對BMP如何維持胚胎干細(xì)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(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，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(xì)胞內(nèi)一種重要的信號分子，在小鼠胚胎干細(xì)胞中，ERK蛋白的活性對于細(xì)胞命運的決定至關(guān)重要。維持較低的ERK活性有利于細(xì)胞處于自我更新而不分化的狀態(tài)，相反，高ERK活性促使細(xì)胞分化。令人困惑的是，雖然LIF信號能夠通過調(diào)控STAT3蛋白活性促進干細(xì)胞自我更新，它同時也能激活ERK的活性從而使細(xì)胞易于分化。他們的研究解釋了這一看似自相矛盾的現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)BMP信號對于ERK蛋白的活性起著負(fù)調(diào)控的作用。進一步的研究發(fā)現(xiàn)這種調(diào)控需要新蛋白質(zhì)的合成，而這種新的蛋白質(zhì)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(zhuǎn)錄水平直接上調(diào)DUSP9的表達(dá)，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(xì)胞維持在自我更新而不分化的狀態(tài)。

    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(yī)學(xué)科學(xué)院楊曉研究組、北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張宏全研究組和中科院遺傳發(fā)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(xì)胞命運決定的分子機制有著重要的影響，進一步為再生醫(yī)學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)。（來源：清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）