Abstract Protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) regulates a wide range of physiological processes, including cancer cell proliferation and metastasis, by generating symmetric di-methyl-arginine marks on histones and non-histone proteins. Here, we report that PRMT5 directly regulates epidermal growth factor receptor (EGFR) transcription to control EGF stimulated EGFR signaling. Furthermore, PRMT5 modulates protein kinase B (AKT) activation by methylation of AKT1 Arg 15, which is required for its subsequent phosphorylation at AKT1 Thr 308 and Ser 473. The PRMT5/EGFR/AKT axis converges to regulate transcription factors ZEB1, SNAIL, and TWIST1 to promote the epithelial-mesenchymal transition (EMT), in the manner that EGFR and AKT1 compensate each other to support tumor cell invasion and metastasis. Inhibiting PRMT5 methyltransferase activity with a small molecule inhibitor attenuated primary tumor growth and prevented hepatic metastasis in aggressive in vivo tumor models. Collectively, our results support the use of PRMT5 based therapies for metastatic cancer.

Abstract Batokines selectively expressed in brown and beige adipocytes remain to be identified and their potential signaling role in adipose thermogenesis are largely unknown. Here we identified a batokine we named as Breg acting as a key regulator for adipose thermogenesis and glucose homeostasis. Breg expression is adipose-specific and highly brown fat-enriched, and its secretion is stimulated by β3-adrenergic activation. Gain-of-functional studies collectively showed that secreted Breg promotes adipose thermogenesis, lowers glucose level, and protects against obesity. Adipose-specific Breg knockout mice are defective in white fat browning, and are susceptible to high fat diet-induced obesity and hyperglycemia, demonstrating the physiological importance of this batokine in energy metabolism. Mechanistically, Breg binds to a putative receptor on adipocyte surface and activates protein kinase A independently of β-adrenergic signaling. These results establish Breg as a major upstream signaling component in thermogenesis and offer a potential avenue for the treatment of obesity and diabetes.

Neuroblastoma remains a formidable challenge in pediatric oncology, representing 15% of cancer-related mortalities in children. Despite advancements in combinatorial and targeted treatments improving survival rates, nearly 50% of patients with high-risk neuroblastoma will ultimately succumb to their disease. Dysregulation of the epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a key mechanism of tumor cell dissemination, resulting in metastasis and poor outcomes in many cancers. Our prior work identified PRMT5 as a key regulator of EMT via methylation of AKT at arginine 15, enhancing the expression of EMT-driving transcription factors and facilitating metastasis. Here, we identify that PRMT5 directly regulates the transcription of the epidermal growth factor receptor (EGFR). PRMT5, through independent modulation of the EGFR and AKT pathways, orchestrates the activation of NFκB, resulting in the upregulation of the pro-EMT transcription factors ZEB1, SNAIL, and TWIST1. Notably, EGFR and AKT form a compensatory feedback loop, reinforcing the expression of these EMT transcription factors. Small molecule inhibition of PRMT5 methyltransferase activity disrupts EGFR/AKT signaling, suppresses EMT transcription factor expression and ablates tumor growth in vivo. Our findings underscore the pivotal role of PRMT5 in the control of the EMT program in high-risk neuroblastoma.

The endocrine control of food intake remains incompletely understood, and whether the leptin receptor-mediated anorexigenic pathway in the hypothalamus is negatively regulated by a humoral factor is unknown. Here we identify an appetite-stimulating factor - ASRA - that acts as a leptin receptor antagonist. ASRA encodes an 8 kD protein that is abundantly and selectively expressed in adipose tissue and to a lesser extent, in liver, and is upregulated during fasting and cold. ASRA protein associates with autophagosomes and its secretion is induced by energy deficiency. Overexpression of ASRA in mice attenuates leptin receptor signaling leading to elevated blood glucose and development of severe hyperphagic obesity, whereas either adipose- or liver-specific ASRA knockout mice display increased leptin sensitivity, improved glucose homeostasis, reduced food intake, and resistance to high fat diet-induced obesity. Furthermore, ASRA is indispensable for cold-evoked feeding response. Recombinant ASRA (rASRA) protein binds to leptin receptor and suppresses leptin receptor signaling in cultured cells. In vivo, rASRA promotes food intake and increases blood glucose in a leptin receptor signaling-dependent manner. Our studies collectively show that ASRA, acting as a peripheral signal of energy deficit, stimulates appetite and regulates glucose metabolism by antagonizing leptin receptor signaling, thus revealing a previously unknown endocrine mechanism that has important implications for our understanding of leptin resistance.