Abstract Metabolic reprogramming is a pivotal characteristic of cancer, yet the intricate interplay between glycolysis and the pentose phosphate pathway (PPP) remains elusive. This study unveils the pivotal role of 6-phosphofructokinase liver type (PFKL) in glycolysis and ribose 5-phosphate isomerase A (RPIA) in PPP, orchestrating liver tumorigenesis. PFKL, the rate-limiting enzyme in glycolysis, stabilizes RPIA by impeding ubiquitination/proteasome activity. The pro-inflammatory and tumor cytokine interleukin 6 activates pSTAT3 which binds to the promoter region and activates AMPK and PFKL transcription. Furthermore, pAMPK stabilizes PFKL protein by preventing proteasome degradation in hepatoma cells. Inhibiting PFKL, AMPK, and STAT3 genetically or pharmacologically can reduce glycolysis, ATP production, resulting in reduction of hepatoma cell proliferation and migration. Intriguingly, the PFKL, AMPK, RPIA, and PKM2 are co-localized in the Glycolytic body (G-body) which starts forming at chronic hepatitis, dramatically increases during active hepatitis, and the size of G-bodies becomes bigger from cirrhosis to hepatocellular carcinoma. Furthermore, using Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay, we demonstrated that PFKL and RPIA direct interacts. Targeting AMPK or STAT3 significantly reduced tumor formation and lipid accumulation in zebrafish models, suggesting the STAT3/AMPK/PFKL axis as a potential therapeutic avenue for liver cancer treatment.

Abstract Lamin A/C gene ( LMNA ) mutations contribute to severe striated muscle laminopathies, affecting cardiac and skeletal muscles, with limited treatment options. In this study, we delve into the investigations of five distinct LMNA mutations, including three novel variants and two pathogenic variants identified in patients with muscular laminopathy. Our approach employs zebrafish models to comprehensively study these variants. Transgenic zebrafish expressing wild-type LMNA and each mutation undergo extensive morphological profiling, swimming behavior assessments, muscle endurance evaluations, heartbeat measurement, and histopathological analysis of skeletal muscles. Additionally, these models serve as platform for focused drug screening. We explore the transcriptomic landscape through qPCR and RNAseq to unveil altered gene expression profiles in muscle tissues. Larvae of LMNA (L35P), LMNA (E358K), and LMNA (R453W) transgenic fish exhibit reduced swim speed compared to LMNA (WT) measured by DanioVision. All LMNA transgenic adult fish exhibit reduced swim speed compared to LMNA (WT) in T-maze. Moreover, all LMNA transgenic adult fish, except LMNA (E358K), display weaker muscle endurance than LMNA (WT) measured by swimming tunnel. Histochemical staining reveals decreased fiber size in all LMNA mutations transgenic fish, excluding LMNA (WT) fish. Interestingly, LMNA (A539V) and LMNA (E358K) exhibited elevated heartbeats. We recognize potential limitations with transgene overexpression and conducted association calculations to explore its effects on zebrafish phenotypes. Our results suggest lamin A/C overexpression may not directly impact mutant phenotypes, such as impaired swim speed, increased heart rates, or decreased muscle fiber diameter. Utilizing LMNA zebrafish models for drug screening, we identify l -carnitine treatment rescuing muscle endurance in LMNA (L35P) and creatine treatment reversing muscle endurance in LMNA (R453W) zebrafish models. Creatine activates AMPK and mTOR pathways, improving muscle endurance and swim speed in LMNA (R453W) fish. Transcriptomic profiling reveals upstream regulators and affected genes contributing to motor dysfunction, cardiac anomalies, and ion flux dysregulation in LMNA mutant transgenic fish. These findings faithfully mimic clinical manifestations of muscular laminopathies, including dysmorphism, early mortality, decreased fiber size, and muscle dysfunction in zebrafish. Furthermore, our drug screening results suggest l -carnitine and creatine treatments as potential rescuers of muscle endurance in LMNA (L35P) and LMNA (R453W) zebrafish models. Our study offers valuable insights into the future development of potential treatments for LMNA -related muscular laminopathy.