SUMMARY White adipocytes function as the major energy reservoir in humans by storing substantial amounts of triglycerides and their dysfunction is associated with metabolic disorders. However, the mechanisms underlying cellular specialization during adipogenesis remain unknown. Here, using a high-sensitivity-high throughput workflow, we generated a spatiotemporal proteomic atlas of human adipogenesis encompassing information for ~8.000 proteins. Our systematic approach gives insights into cellular remodeling and the spatial reorganization of metabolic pathways to optimize cells for lipid accumulation and highlights the coordinated regulation of protein localization and abundance during adipogenesis. More specifically, we identified a compartment-specific regulation of protein levels and localization changes of metabolic enzymes to reprogram branched chain amino acid and one-carbon metabolism to provide building blocks and reduction equivalents for lipid synthesis. Additionally, we identified C19orf12 as a differentiation induced and adipocyte-specific lipid droplet (LD) protein, which interacts with the translocase of the outer membrane (TOM) complex of LD associated mitochondria and regulates adipocyte lipid storage. Overall, our study provides a comprehensive resource for understanding human adipogenesis and for future discoveries in the field. KEY POINTS Human adipogenesis induces distinct temporal changes in protein abundance 20% of all detected proteins change organellar localization during adipogenesis BCAA and one-carbon metabolism enzyme levels and localizations are coordinately regulated to promote adipogenesis C19orf12 is an adipocyte specific LD protein and regulator of lipid storage

Summary Internal tandem duplications (ITDs) in the FLT3 gene are frequently identified and confer a poor prognosis in patient affected by acute myeloid leukemia (AML). The insertion site of the ITDs in FLT3 significantly impacts the sensitivity to tyrosine kinase inhibitors (TKIs) therapy, affecting patient’s clinical outcome. To decipher the molecular mechanisms driving the different sensitivity to TKIs therapy of FLT3-ITD mutation, we used high-sensitive mass spectrometry-based (phospho)proteomics and deep sequencing. Here, we present a novel generally-applicable strategy that supports the integration of unbiased large-scale datasets with literature-derived signaling networks. The approach produced FLT3-ITDs specific predictive models and revealed a crucial and conserved role of the WEE1-CDK1 axis in TKIs resistance. Remarkably, we found that pharmacological inhibition of the WEE1 kinase synergizes and strengthens the pro-apoptotic effect of TKIs therapy in cell lines and patient-derived primary blasts. In conclusion, this work proposes a new molecular mechanism of TKIs resistance in AML and suggests a combination therapy as option to improve therapeutic efficacy.