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胚胎干细胞能够维持自我更新，同时保持分化为多种类型的成体细胞的能力。因此，胚胎干细胞在再生医学上有着巨大的潜力。在分子机制上研究清楚胚胎干细胞是如何选择自我更新还是分化的细胞命运，对于基础研究和临床应用都至关重要。胚胎干细胞的命运在多个层面上受到调控：细胞外源信号，细胞内的调控因子以及表观遗传学机制都很重要。细胞外BMP介导的信号传递和细胞内的ERK1/2的活性被认为在小鼠胚胎干细胞的命运决定过程中扮演着非常重要的角色。然而，这两者之间是否具有内在的联系，这种联系对于小鼠胚胎干细胞命运的决定又有什么重要的影响目前尚不清楚。我们的研究表明，用BMP4处理小鼠胚胎干细胞能够观察到其对于ERK1/2活性以及ERK1/2下游靶基因表达的持续的抑制作用。进一步的研究表明，这种抑制作用是通过上调DUSP9的表达得以实现的。DUSP9是一种磷酸酶，能够直接以ERK1/2作为底物使其去磷酸化从而失去活性。我们发现，BMP4对于Dusp9基因表达的上调作用发生在转录水平，并且依赖于Smad1/5和Smad4。BMP信号激活以后，Smad蛋白在Dusp9基因启动子的区域富集，从而调控Dusp9基因的转录。通过BMP-DUSP9-ERK这一信号传递途径，BMP信号能够对抗LIF信号对ERK1/2活性的增强，从而保证ERK1/2活性处于合适的水平，因此BMP信号能够跟LIF信号一起维持小鼠胚胎干细胞的自我更新状态。BMP信号对于小鼠胚胎干细胞向神经分化的过程起着抑制的作用，BMP-DUSP9-ERK这一信号传递途径也部分的介导了BMP信号的这一功能。综上所述，我们的研究揭示了小鼠胚胎干细胞中外源的BMP信号和细胞内的ERK1/2活性之间的内在联系，在小鼠胚胎干细胞中建立了BMP-DUSP9-ERK这一信号传递途径，并且验证了这一信号传递途径对于BMP信号在小鼠胚胎干细胞中发挥功能的重要性。这些工作有利于加深理解外源信号和细胞内的调控分子之间是如何协调一致从而决定小鼠胚胎干细胞命运的。在胚胎干细胞中发现的分子机制同时也为早期胚胎发育的研究提供了参考。