清华陈晔光Cell stem cell干细胞信号新发现

【字体: 时间:2012年02月08日 来源:生物通

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  近日来自清华大学、北京大学等多家机构的研究人员在胚胎干细胞自我更新相关信号转导途径及信号分子机制研究中取得新进展,相关论文“BMP4 Signaling Acts via Dual-Specificity Phosphatase 9 to Control ERK Activity in Mouse Embryonic Stem Cells”发表在最新一期(2月3日)的Cell stem cell杂志上。

  

生物通报道  近日来自清华大学、北京大学、军事医学科学院生物工程研究所和中科院上海生命科学研究院等多家机构的研究人员在胚胎干细胞自我更新相关信号转导途径及信号分子机制研究中取得新进展,相关论文“BMP4 Signaling Acts via Dual-Specificity Phosphatase 9 to Control ERK Activity in Mouse Embryonic Stem Cells”发表在最新一期(2月3日)的《细胞干细胞》(Cell stem cell)杂志上。

文章的通讯作者是清华大学的“****”特聘教授陈晔光教授,其主要研究领域为利用膜生物学、分子生物学、生物化学、细胞生物学和发育生物学等多学科技术手段研究TGF-β和Wnt信号的调控以及它们在器官发育、干细胞自我更新和分化、肿瘤形成中的作用。曾在Nature、Science等国际权威学术期刊上发表多篇论文,研究成果被同行引用1900多次。

胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES cells)是从囊胚期内细胞团(inner cell mass, ICM)分离得到的,在体外具有无限或较长期的自我更新能力,并能在特定的诱导条件下分化成各种组织特异性细胞。鉴于此种特性,ES细胞在临床上具有极其广阔的应用前景,但是要将ES细胞成功地用于临床,必须要解决的首要问题是胚胎干细胞是如何实现自我更新和定向分化的。过去的研究表明某些小鼠的ES(mES)细胞可以在LIF等外源性细胞因子的作用下在体外维持自我更新,Oct-3/4也是维持ES细胞多能性的重要分子之一。此外,BMP、Wnt、ERK途径也在这一过程中起重要作用。然而对于这些信号及因子之间是通过怎样的模式相互影响和协调起作用还并不是很清楚。

在这篇文章中,研究人员在胚胎干细胞中证实相比于LIF维持高水平的ERK活性,BMP4则可通过上调双特异性磷酸酶9(DUSP9)来逐渐减弱ERK的活性。且对DUSP9的上调作用需要 Smad1/5 和 Smad4 的参与。通过DUSP9介导抑制ERK活性,BMP信号可与LIF协同作用促进小鼠ESCs的自我更新。去除LIF的条件下,ESCs会自发地向神经细胞定向分化。在此过程中, DUSP9可部分介导BMP对神经分化的抑制作用。

上述结果表明BMP信号是通过关键调控因子DUSP9介导的ERK活性调控作用来影响ESC细胞命运的。这一研究发现为更深入理解ES细胞自我更新与分化,以及胚胎早期发育的调控机制提供了新的思路。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

BMP4 Signaling Acts via Dual-Specificity Phosphatase 9 to Control ERK Activity in Mouse Embryonic Stem Cells

Extrinsic BMP and LIF signaling collaboratively maintain mouse embryonic stem cell (ESC) pluripotency, whereas appropriate ERK activity is essential for ESC fate commitment. However, how the extrinsic signals restrain appropriate ERK activity remains elusive. Here, we show that, whereas LIF sustains relatively high ERK activity, BMP4 can steadily attenuate ERK activity by upregulating ERK-specific dual-specificity phosphatase 9 (DUSP9). This upregulation requires Smad1/5 and Smad4 and specifically occurs to DUSP9, but not other DUSPs, and only in ESCs. Through DUSP9-mediated inhibition of ERK activity, BMP signaling reinforces the self-renewal status of mouse ESCs together with LIF. Upon LIF withdrawal, ESCs spontaneously undergo neural differentiation, during which process DUSP9 can partially mediate BMP inhibition on neural commitment. Collectively, our findings identify DUSP9 as a critical mediator of BMP signaling to control appropriate ERK activity critical for ESC fate determination.

作者简介:

陈晔光

早年毕业于江西大学生物系,1996年获得美国艾伯特爱因斯坦医学院(Albert Einstein College of Medicine)博士学位,2000年-2002年任美国加州大学河滨(Riverside)分校助理教授,现任职于清华大学生命科学学院,并担任中国细胞生物学学会副秘书长及生物膜与膜生物工程国家重点实验室副主任。主要从事信号转导方面的研究,在Nature、Science等国际权威学术期刊上发表多篇论文,研究成果被同行引用1900多次。曾获得“国家杰出青年科学基金”和美国“李氏基金会杰出成就奖“,2006年获第9届中国青年科技奖。

研究兴趣、领域
细胞信号转导:利用膜生物学、分子生物学、生物化学、细胞生物学和发育生物学等多学科技术手段研究TGF-β和Wnt信号的调控以及它们在胚胎发育、干细胞自我更新和分化、肿瘤形成和组织纤维化中的作用。

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