SW
Scott Widenmaier
Author with expertise in Endoplasmic Reticulum Stress and Unfolded Protein Response
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(100% Open Access)
Cited by:
529
h-index:
14
/
i10-index:
15
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Coordinated regulation of protein synthesis and degradation by mTORC1

Yinan Zhang et al.Jul 11, 2014
mTORC1 is known to stimulate protein synthesis; now, it is shown to also promote the synthesis of proteasomes, which degrade proteins into the amino acids needed to create new proteins. Cells continuously monitor opportunities for growth. When conditions are favourable, the mTOR signalling pathway is activated, stimulating the conversion of nutrients such as amino acids into cellular building blocks such as proteins. Nonetheless, Brendan Manning and colleagues report that the very same signalling pathway promotes protein degradation: downstream of mTORC1 the transcription factor NRF1 becomes active, inducing the expression of genes that encode subunits of the proteasome, increasing the levels of active proteasome, and stimulating protein turnover. But what is the point of simultaneously promoting protein synthesis and protein degradation? The authors find that the amino acids generated by the mTOR pathway through protein degradation facilitate the synthesis of new proteins. Eukaryotic cells coordinately control anabolic and catabolic processes to maintain cell and tissue homeostasis. Mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) promotes nutrient-consuming anabolic processes, such as protein synthesis1. Here we show that as well as increasing protein synthesis, mTORC1 activation in mouse and human cells also promotes an increased capacity for protein degradation. Cells with activated mTORC1 exhibited elevated levels of intact and active proteasomes through a global increase in the expression of genes encoding proteasome subunits. The increase in proteasome gene expression, cellular proteasome content, and rates of protein turnover downstream of mTORC1 were all dependent on induction of the transcription factor nuclear factor erythroid-derived 2-related factor 1 (NRF1; also known as NFE2L1). Genetic activation of mTORC1 through loss of the tuberous sclerosis complex tumour suppressors, TSC1 or TSC2, or physiological activation of mTORC1 in response to growth factors or feeding resulted in increased NRF1 expression in cells and tissues. We find that this NRF1-dependent elevation in proteasome levels serves to increase the intracellular pool of amino acids, which thereby influences rates of new protein synthesis. Therefore, mTORC1 signalling increases the efficiency of proteasome-mediated protein degradation for both quality control and as a mechanism to supply substrate for sustained protein synthesis.
0

Sterol O-acyltransferase (SOAT/ACAT) activity is required to form cholesterol crystals in hepatocyte lipid droplets

Jordan Bairos et al.Jan 21, 2024
ABSTRACT Objective Excess unesterified (free) cholesterol can induce formation of cholesterol crystals in hepatocyte lipid droplets. Presence of such crystal distinguishes metabolic dysfunction associated steatohepatitis (MASH) from simple steatosis and may underlie its pathogenesis by causing cell damage that triggers liver inflammation. The mechanism linking cholesterol excess to its crystallization in lipid droplets is unclear. As cholesteryl esters localize to and accumulate in lipid droplets much more readily than free cholesterol, we investigated whether cholesterol esterification by sterol O-acyltransferase (SOAT), also known as acyl co-A cholesterol acyltransferase (ACAT) is required for hepatocyte lipid droplet crystal formation. Method Cholesterol crystals were measured in cholesterol loaded Hep3B hepatocytes, RAW264.7 macrophages and mouse liver using polarizing light microscopy. We examined the effect of blocking SOAT activity on crystal formation and compared these results to cholesterol metabolism and the progression to intracellular crystal deposits. Results Cholesterol loading of Hep3B cells caused robust levels of lipid droplet localized crystal formation in a dose- and time-dependent manner. Co-treatment with SOAT inhibitors and genetic ablation of SOAT1 blocked crystal formation. SOAT inhibitor also blocked crystal formation in low density lipoprotein (LDL) treated Hep3B cells, acetylated LDL treated RAW 264.7 macrophages, and in the liver of mice genetically predisposed to hepatic cholesterol overload and in mice fed a cholesterol enriched, MASH-promoting diet for 24 weeks. Conclusion SOAT1-mediated esterification may underlie cholesterol crystals associated with MASH by concentrating it in lipid droplets. These findings imply that inhibiting hepatocyte SOAT1 may alleviate cholesterol associated MASH. Moreover, that a lipid droplet localized cholesteryl ester hydrolase may be required for cholesterol crystal formation or, instead, that the crystals are composed of cholesteryl ester. Funding Sources Grants supporting this research were awarded to SBW from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC). SBW was supported by a National New Investigator Award and McDonald Scholarship from the Heart and Stroke Foundation of Canada. UN and MA were supported by a James Regan Cardiology Research scholarship from University of Saskatchewan’s College of Medicine.
0

Hepatic Nrf1 (Nfe2l1) promotes VLDL dependent liver defense against sepsis

Michael Trites et al.Jul 8, 2024
Abstract Sepsis causes mortality by triggering organ damage. Interest has emerged in stimulating disease tolerance to reduce organ damage. Liver plays a role in disease tolerance by mediating defensive adaptations, but sepsis-induced liver damage limit these effects. Here, we investigated whether stress defending transcription factors nuclear factor erythroid 2 related factor-1 (Nrf1) and -2 (Nrf2) in hepatocytes protect against sepsis. Using mice, we evaluated responses by hepatic Nrf1 and Nrf2 during sepsis triggered by lipopolysaccharide or Escherichia coli . We also genetically altered hepatic Nrf1 and Nrf2 activity to determine the protective role of these factors in sepsis. Our results show hepatic Nrf1 and Nrf2 activity is reduced in severe sepsis and hepatic Nrf1, but not Nrf2, deficiency predisposes for hypothermia and mortality. In contrast, enhancing hepatic Nrf1 activity protects against hypothermia and improves survival. Moreover, in sepsis hepatic Nrf1 deficiency reduces VLDL secretion whereas enhancing hepatic Nrf1 increases VLDL secretion, and inhibiting VLDL secretion with lomitapide obstructs protective actions of hepatic Nrf1. Gene expression profiles suggest Nrf1 promotes this effect by inducing stress defenses. Hence, we show mortality in sepsis may result from impaired stress defense and that hepatic Nrf1 improves disease tolerance during sepsis by promoting VLDL dependent liver defense.
3

Control of cholesterol-induced adipocyte inflammation by the Nfe2l1-Atf3 pathway

Carolin Jethwa et al.Jul 23, 2024
While adipocytes are critical pillars of energy metabolism, their dysfunction is linked to adipose tissue (AT) inflammation, insulin resistance, and ectopic lipotoxicity in cardiometabolic diseases. However, the mechanisms causing adipocyte inflammation and insulin resistance remain unclear. Here, we show that excess cholesterol induces adipocyte dysfunction, which is suppressed by the transcription factor Nfe2l1 (nuclear factor erythroid derived-2, like-1). Nfe2l1 is required to sustain proteasome function in adipocytes and proteotoxic stress induces adipocyte inflammation via the activation of Atf3. In humans, the Nfe2l1-proteasome pathway is inversely correlated to body mass index (BMI) in an adipose-depot specific manner. In mice, loss of adipocyte Nfe2l1 caused AT inflammation with a pronounced infiltration of macrophages and T cells. Mice lacking adipocyte Nfe2l1 displayed severe adipocyte dysfunction during diet-induced obesity (DIO), characterized by lower adipokine levels, steatosis, glucose intolerance and insulin resistance. Nfe2l1∆AT mice on an Apoe-deficient (Apoe KO) background fed a cholesterol-rich Western Diet (WD), developed a lipoatrophy-like syndrome, dyslipidemia, and enhanced atherosclerosis. Our results reveal an important role for proteasome-mediated proteostasis in adipocytes and indicate that Nfe2l1 is linked to metabolic health in humans and preclinical mouse models. Promoting proteostasis in adipocytes may thus alleviate inflammation in obesity, potentially averting adverse cardiometabolic outcomes.