Erk调控多能性维持和端粒稳态的机制研究

We previously found that Erk signaling is indispensable for the maintenance of pluripotency and telomere length in embryonic stem cells. Yet, the molecular mechanism for Erk signaling to regulate pluripotency and telomere length remains elusive. In this study, Based on our previous discovery of the Erk-independent function of Mek, we propose to systematically identify downstream target proteins of Erk, by iTRAQ quantitative phospho-proteomic analysis using our established mouse inducible Erk knockout (iErk1；Erk KO ) ESC line, together with Erk2 co-IP experiment. We will further investigate the role and mechanism of these Erk downstream target proteins in pluripotency maintenance and telomere length regulation. We will also address how Erk regulates pluripotency and telomere length through phosphorylation of these downstream target proteins. Our studies will elucidate the important role of protein phosphorylation in regulating pluripotency and telomere length, shed light on the molecular mechanism of pluripotency maintenance and telomere length homeostasis, and promote the clinical application of pluripotent stem cells.

我们的已发表数据表明胚胎干细胞（ESC）的多能性和端粒长度的维持需要Erk信号，但Erk信号调控ESC多能性和端粒长度的分子机制未被阐明。在本项目中，我们提出利用我们已建立的可诱导敲除Erk的（iErk1；Erk KO）ESC系，采用iTRAQ定量磷酸化蛋白质组学分析，结合Erk2 co-IP的数据，来寻找Erk下游在多能性和端粒长度维持中发挥作用的靶蛋白；并研究这些靶蛋白在多能性和端粒长度维持中的作用和机制；最终阐明Erk信号通过调控下游靶蛋白的磷酸化，进而影响多能性和端粒长度的分子机制。我们的研究将阐明蛋白磷酸化修饰在多能性和端粒长度调控中的重要作用，有助于更好地理解多能性和端粒长度维持的分子机制，推动多能干细胞在临床上的应用。

我们的已发表数据表明胚胎干细胞（ESC）的多能性和端粒长度的维持需要Erk信号，但Erk信号调控ESC多能性和端粒长度的分子机制未被阐明。在本项目中，我们通过co-IP结合质谱分析鉴定出132个Erk2结合蛋白；又应用iTRAQ结合定量磷酸化蛋白组学分析鉴定出Erk敲除后磷酸化水平下降的169个蛋白。然后，我们利用体外激酶反应验证了Erk可以磷酸化其中的六个蛋白，Ddx39、Esrrb、Ddx3x、Hnrnpf、Trim28、Sall4；并鉴定出了Ddx39、Esrrb、Ddx3x、Hnrnpf四个蛋白上的Erk磷酸化位点。我们对Ddx39和Esrrb进行了深入的研究，初步阐明了Erk通过磷酸化Ddx39和Esrrb来调控ESC自我更新、分化及端粒长度的作用和机制。我们的研究阐明Erk信号在多能性和端粒长度调控中的重要作用，有助于更好地理解多能性和端粒长度维持的分子机制，推动多能干细胞在临床上的应用。