GL
Gareth Lim
Author with expertise in 14-3-3 Proteins: Structure, Function, and Regulation
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
9
(56% Open Access)
Cited by:
461
h-index:
22
/
i10-index:
26
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
1

14-3-3ζ constrains insulin secretion by regulating mitochondrial function in pancreatic β-cells

Yves Mugabo et al.Oct 17, 2021
Abstract While critical for neurotransmitter synthesis in the brain, members of the 14-3-3 protein family are often assumed to have redundant, over-lapping roles due to their high sequence homology and ubiquitous expression. Despite this assumption, various mammalian 14-3-3 isoforms have now been implicated in regulating cellular and organismal metabolism; however, these functions were primarily observed in cell lines or from systemic knockout mouse models. To date, we have begun to define the contributions of 14-3-3ζ in adipocytes, but whether 14-3-3ζ has additional metabolic roles in other cell types, such as the pancreatic β-cell, is unclear. We previously documented a pro-survival role of 14-3-3ζ in MIN6 insulinoma cells, as depletion of 14-3-3ζ induced cell death, but paradoxically, whole-body deletion of 14-3-3ζ in mice resulted in significantly enlarged β-cell area with no effects on insulin secretion. To better understand the role of 14-3-3ζ in β-cells, we generated β-cell-specific 14-3-3ζ knockout (β14-3-3ζKO) mice, and while no differences in β-cell mass were observed, β14-3-3ζKO mice displayed potentiated insulin secretion due to enhanced mitochondrial function and ATP synthesis. Deletion of 14-3-3ζ led to profound changes to the β-cell transcriptome, where pathways associated with mitochondrial respiration and oxidative phosphorylation were upregulated. Acute treatment of mouse islets and human islets with pan-14-3-3 inhibitors recapitulated the potentiation in glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) and mitochondrial function, suggesting that 14-3-3ζ is a critical isoform in β-cells that regulates GSIS. In dysfunctional db/db islets and islets from type 2 diabetic donors, expression of Ywhaz / YWHAZ , the gene encoding 14-3-3ζ, was inversely associated with insulin secretory capacity, and pan-14-3-3 protein inhibition was capable of enhancing GSIS and mitochondrial function. Taken together, this study demonstrates important regulatory functions of 14-3-3ζ and its related isoforms in insulin secretion and mitochondrial function in β-cells. A deeper understanding of how 14-3-3ζ influences β-cell function will further advance our knowledge of how insulin secretion from β-cells is regulated.
1
Citation1
0
Save
0

Adipose depot-specific upregulation of Ucp1 or mitochondrial oxidative complex proteins are early consequences of genetic insulin reduction in mice

José Botezelli et al.Apr 1, 2020
Hyperinsulinemia plays a causal role in adipose tissue expansion. Mice with reduced insulin have increased energy expenditure, but the mechanisms remained unclear. Here we investigated the effects of genetically reducing insulin production on uncoupling and oxidative mitochondrial proteins in liver, skeletal muscle, white adipose tissue (WAT), and brown adipose tissue (BAT). Male Ins1 +/+ or Ins1 +/- littermates were fed either a low-fat diet (LFD) or a high-fat diet (HFD) for 4 weeks, starting at 8 weeks of age. As expected, HFD increased fasting hyperinsulinemia, and Ins1 +/- mice had significantly lower circulating insulin compared with Ins1 +/+ littermates. Fasting glucose and body weight were not different between genotypes. We did not observe significant differences in liver in skeletal muscle. In mesenteric WAT, Ins1 +/- mice had reduced Ndufb8 and Sdhb. Ucp1 was increased in the context of the HFD, and HFD alone had a dramatic inhibitory effect on Pparg abundance. In inguinal WAT, Ins1 +/- mice exhibited significant increases in oxidative complex proteins, independent of diet, without affecting Ucp1, Pparg, or Prdm16:Pparg association. In BAT, lowered insulin increased Sdhb protein levels that had been reduced by HFD. Ucp1 protein, Prdm16:Pparg association, and Sirt3 abundance were all increased in the absence of diet-induced hyperinsulinemia. Our data show that reducing insulin upregulates oxidative proteins in inguinal WAT without affecting Ucp1, while in mesenteric WAT and BAT, reducing insulin upregulates Ucp1 in the context of HFD. Preventing hyperinsulinemia has early depot-specific effects on adipose tissue metabolism and help explain the increased energy expenditure previously reported in Ins1 +/- mice.
0

14-3-3ζ regulates adipogenesis by modulating chromatin accessibility during the early stages of adipocyte differentiation

S. Rial et al.Mar 19, 2024
ABSTRACT We previously established the scaffold protein 14-3-3ζ as a critical regulator of adipogenesis and adiposity, but the temporal specificity of its action during adipocyte differentiation remains unclear. To decipher if 14-3-3ζ exerts its regulatory functions on mature adipocytes or on adipose precursor cells (APCs), we generated Adipoq 14-3-3ζKO and Pdgfra 14-3-3ζKO mouse models. Our findings revealed a pivotal role for 14-3-3ζ in APC differentiation in a sex-dependent manner, whereby male and female Pdgfra 14-3-3ζKO mice display impaired or potentiated weight gain, respectively, as well as fat mass. To better understand how 14-3-3ζ regulates the adipogenic transcriptional program in APCs, CRISPR-Cas9 was used to generate TAP-tagged 14-3-3ζ-expressing 3T3-L1 preadipocytes. Using these cells, we examined if the 14-3-3ζ nuclear interactome is enriched with adipogenic regulators during differentiation. Regulators of chromatin remodeling, such as DNMT1 and HDAC1, were enriched in the nuclear interactome of 14-3-3ζ, and their activities were impacted upon 14-3-3ζ depletion. The interactions between 14-3-3ζ and chromatin-modifying enzymes suggested that 14-3-3ζ may control chromatin remodeling during adipogenesis, and this was confirmed by ATAC-seq, which revealed that 14-3-3ζ depletion impacted the accessibility of up to 1,244 chromatin regions corresponding in part to adipogenic genes, promoters, and enhancers during the initial stages of adipogenesis. Moreover, 14-3-3ζ-dependent chromatin accessibility was found to directly correlate with the expression of key adipogenic genes. Altogether, our study establishes 14-3-3ζ as a crucial epigenetic regulator of adipogenesis and highlights the usefulness of deciphering the nuclear 14-3-3ζ interactome to identify novel pro-adipogenic factors and pathways.
1

Plakoglobin regulates adipocyte differentiation independently of the Wnt/β-catenin signalling pathway

Frederic Azar et al.Feb 3, 2022
Abstract The scaffold protein 14-3-3ζ is an established regulator of adipogenesis and postnatal adiposity. We and others have demonstrated that the 14-3-3ζ interactome to be diverse and dynamic, and it can be examined to identify novel regulators of physiological processes, including adipogenesis. In the present study, we sought to determine if factors that influence adipogenesis could be identified in the 14-3-3ζ interactome found in white adipose tissue of lean or obese TAP-tagged-14-3-3ζ overexpressing mice. Using mass spectrometry, changes in the abundance of novel, as well as established, adipogenic factors within the 14-3-3ζ interactome could detected. One novel candidate is plakoglobin, the homolog of the known adipogenic inhibitor β-catenin, and herein, we report that plakoglobin is involved in adipocyte differentiation. Plakoglobin is expressed in murine 3T3-L1 cells and is primarily localized to the nucleus, where its abundance decreases during adipogenesis. Ectopic overexpression and siRNA-mediated depletion of plakoglobin had dual effects on inhibiting adipogenesis and reducing PPARγ2 expression. Plakoglobin depletion in human adipose-derived stem cells also impaired adipogenesis and reduced lipid accumulation post-differentiation. Transcriptional assays indicated that plakoglobin does not participate in Wnt/β-catenin signaling, as its depletion did not affect Wnt3a-mediated SUPERTOPFlash activity. Taken together, our results establish plakoglobin as a novel regulator of adipogenesis in vitro and highlights the ability of using the 14-3-3ζ interactome to discover undiscovered pro-obesogenic factors.
0

Reducing 14-3-3ζ expression influences adipocyte maturity and impairs function

Abel Oppong et al.Feb 25, 2020
One of the primary metabolic functions of a mature adipocyte is to supply energy via lipolysis, or the catabolism of stored lipids. Hormone-sensitive lipase (HSL) is a critical lipolytic enzyme, and its phosphorylation and subsequent activation by PKA generates phospho-binding sites for 14-3-3 proteins, a ubiquitously expressed family of molecular scaffolds. While we previously identified essential roles of the 14-3-3ζ isoform in murine adipogenesis, the presence of 14-3-3 protein binding sites on HSL suggests that 14-3-3ζ could also influence mature adipocyte processes like lipolysis. Herein, we demonstrate that 14-3-3ζ is necessary for lipolysis in male mice and fully differentiated 3T3-L1 adipocytes, as depletion of 14-3-3ζ significantly impaired glycerol and FFA release. Unexpectedly, this was not due to impairments in signaling events underlying lipolysis; instead, reducing 14-3-3ζ expression was found to significantly impact adipocyte maturity, as observed by reduced abundance of PPARγ2 protein and expression of mature adipocytes genes and those associated with de novo triglyceride synthesis and lipolysis. The impact of 14-3-3ζ depletion on adipocyte maturity was further examined with untargeted lipidomics, which revealed that reductions in 14-3-3ζ abundance promoted the acquisition of a lipidomic signature that resembled undifferentiated, pre-adipocytes. Collectively, these findings reveal a novel aspect of 14-3-3ζ in adipocytes, as reducing 14-3-3ζ was found to have a negative effect on adipocyte maturity and adipocyte-specific processes like lipolysis.* ATGL : adipose triacylglycerol lipase HSL : hormone-sensitive lipase MAGL : monoacylglycerol lipase PKA : protein kinase A cAMP : cyclic adenosine monophosphate
0

14-3-3ζ mediates an alternative, non- thermogenic mechanism to reduce heat loss and improve cold tolerance

Kadidia Diallo et al.Nov 24, 2019
Following prolonged cold exposure, adaptive thermogenic pathways are activated to maintain homeothermy, and elevations in body temperature are generally associated with UCP1-dependent and -independent increases in energy expenditure. One of the earliest, identified functions of the molecular scaffold, 14-3-3ζ, was its role in the synthesis of norepinephrine, a key endogenous factor that stimulates thermogenesis. This suggests that 14-3-3ζ may have critical roles in cold-induced thermogenesis. Herein, we report that transgenic over-expression of TAP-14-3-3ζ in mice significantly improved tolerance to prolonged cold. When compared to wildtype controls, TAP mice displayed significantly elevated body temperatures and paradoxical decreases in energy expenditure. No changes in β-adrenergic sensitivity or oxidative metabolism were observed; instead, 14-3-3ζ over-expression significantly decreased thermal conductance via increased peripheral vasoconstriction. These findings suggest 14-3-3ζ mediates alternative, non-thermogenic mechanisms to mitigate heat loss for homeothermy. Our results point to an unexpected role of 14-3-3ζ in the regulation of body temperature.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.
0

Elucidation of the 14-3-3ζ interactome reveals critical roles of RNA splicing factors during adipogenesis

Yves Mugabo et al.Sep 5, 2017
Adipogenesis is facilitated by a complex signaling network requiring strict temporal and spatial organization of effector molecules. Molecular scaffolds, such as 14-3-3 proteins, coordinate such events, and we have previously identified 14-3-3ζ as an essential scaffold in adipocyte differentiation. The interactome of 14-3-3ζ is large and diverse, and it is possible that novel adipogenic factors may be present within it. Mouse embryonic fibroblasts from mice over-expressing a TAP-epitope-tagged 14-3-3ζ molecule were generated, and following the induction of adipogenesis, TAP-14-3-3ζ complexes were purified, followed by mass spectrometry analysis to determine the 14-3-3ζ interactome. Over 100 proteins were identified as being unique to adipocyte differentiation, of which 56 were novel interacting partners. Previously established regulators of adipogenesis (ie, Ptrf/Cavin1 and Phb2) were found within the 14-3-3ζ interactome, confirming the ability of this approach to identify regulators of adipocyte differentiation. An enrichment of proteins in the interactome related to RNA metabolism, processing, and splicing was identified, and analysis of transcriptomic data revealed that 14-3-3ζ depletion in 3T3-L1 cells affected the alternative splicing of mRNA during adipocyte differentiation. Of the RNA splicing factors within the 14-3-3ζ interactome, depletion of Hnrnpf, Hnrnpk, Ddx6, and Sfpq by siRNA revealed essential roles of these proteins in adipogenesis and their roles in the alternative splicing of Lpin1. In summary, novel adipogenic factors can be detected within the 14-3-3ζ interactome, and further characterization of additional proteins within the 14-3-3ζ interactome has the potential of identifying novel targets to block the expansion of adipose tissue mass that occurs in obesity.
0

A high-throughput screening approach to discover potential colorectal cancer chemotherapeutics: Repurposing drugs to disrupt 14-3-3 protein-BAD interactions

Siyi He et al.Dec 15, 2023
Abstract Inducing apoptosis in different types of cancer cells is an effective therapeutic strategy. However, the success of existing chemotherapeutics can be compromised by tumor cell resistance and systemic off-target effects. Therefore, the discovery of pro-apoptotic compounds with minimal systemic side-effects is crucial. 14-3-3 proteins are molecular scaffolds that serve as important regulators of cell survival. Our previous study demonstrated that 14-3-3ζ can sequester BAD, a pro-apoptotic member of the BCL-2 protein family, in the cytoplasm and prevent its translocation to mitochondria to inhibit the induction of apoptosis. Despite being a critical mechanism of cell survival, it is unclear whether disrupting 14-3-3 protein:BAD interactions could be harnessed as a chemotherapeutic approach. Herein, we established a BRET-based high-throughput drug screening approach (Z’-score= 0.52) capable of identifying molecules that can disrupt 14-3-3ζBAD interactions. An FDA-approved drug library containing 1971 compounds was used for screening, and the capacity of identified hits to induce cell death was examined in NIH3T3-fibroblasts and colorectal cancer cell lines, HT-29 and Caco-2. Our in vitro results suggest that terfenadine, penfluridol, and lomitapide could be potentially repurposed for treating colorectal cancer. Moreover, our screening method demonstrates the feasibility of identifying pro-apoptotic agents that can be applied towards conditions where aberrant cell growth or function are key determinants of disease pathogenesis.