Abstract Cell death frequently occurs in the pathogenesis of obesity and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). However, the exact contribution of core cell death machinery to disease manifestations remains ill-defined. Here, we show via the direct comparison of mice genetically deficient in apoptotic caspase-8 in myeloid cells, or the essential necroptotic regulators, Receptor-interacting protein kinase-3 (RIPK3) and Mixed lineage kinase domain-like (MLKL), that RIPK3-caspase-8 signaling regulates macrophage inflammatory responses and drives adipose tissue inflammation and NAFLD upon high-fat diet feeding. In contrast, MLKL, divergent to RIPK3, contributes to both obesity and NAFLD in a manner largely independent of inflammation. We also uncover that MLKL regulates the expression of molecules involved in lipid uptake, transport and metabolism and, congruent with this, we discover a shift in the hepatic lipidome upon MLKL deletion. Collectively, these findings highlight MLKL as an attractive therapeutic target to combat the growing obesity pandemic and metabolic disease.

Elevated ribosome biogenesis in oncogene-driven cancers is commonly targeted by DNA-damaging cytotoxic drugs. Our first-in-human trial of CX-5461, a novel, less genotoxic agent that specifically inhibits ribosome biogenesis via suppression of RNA Polymerase I (Pol I) transcription, revealed single agent efficacy in refractory blood cancers. Despite this clinical response, patients were not cured. In parallel, we demonstrated a marked improvement in the in vivo efficacy of CX-5461 in combination with PI3K/AKT/mTORC1 pathway inhibitors. Here we show that this improved efficacy is associated with specific suppression of translation of mRNAs encoding regulators of cellular metabolism. Importantly, acquired resistance to this co-treatment is driven by translational re-wiring that results in dysregulated cellular metabolism and induction of a cAMP-dependent pathway critical for the survival of blood cancers including lymphoma and acute myeloid leukemia. Our studies identify the molecular mechanisms underpinning the response of blood cancers to selective ribosome biogenesis inhibitors and identify metabolic vulnerabilities that will facilitate the rational design of more effective regimens for Pol I-directed therapies.

Abstract Sulfoquinovose (SQ) is a major metabolite in the global sulfur cycle produced by nearly all photosynthetic organisms. One of the major pathways involved in the catabolism of SQ in bacteria, such as Escherichia coli , is a variant of the glycolytic Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway termed the sulfoglycolytic EMP (sulfo-EMP) pathway, which leads to consumption of three of the six carbons of SQ and excretion of 2,3-dihydroxypropanesulfonate (DHPS). Comparative metabolite profiling of aerobically Glc-grown and SQ-grown E. coli was undertaken to identify the metabolic consequences of switching from glycolysis to sulfoglycolysis. Sulfoglycolysis was associated with the diversion of triose-phosphates to synthesize sugar phosphates (gluconeogenesis), and an unexpected accumulation of trehalose and glycogen storage carbohydrates. Sulfoglycolysis was also associated with global changes in central carbon metabolism, as indicated by changes in levels of intermediates in the tricarboxylic acid (TCA) cycle, the pentose phosphate pathway (PPP), polyamine metabolism, pyrimidine metabolism and many amino acid metabolic pathways. Upon entry into stationary phase and depletion of SQ, E. coli utilize their glycogen, indicating a reversal of metabolic fluxes to allow glycolytic metabolism. Importance The sulfosugar sulfoquinovose is estimated to be produced on a scale of 10 billion tonnes per annum, making it a major organosulfur species in the biosulfur cycle. Microbial degradation of sulfoquinovose through sulfoglycolysis allows utilization of its carbon content and contributes to biomineralization of its sulfur. However, the metabolic consequences of microbial growth on sulfoquinovose are unclear. We use metabolomics to identify the metabolic adaptations that Escherichia coli undergoes when grown on sulfoquinovose versus glucose. This revealed increased flux into storage carbohydrates through gluconeogenesis, and reduced flux of carbon into the TCA cycle and downstream metabolism. These changes are relieved upon return to stationary phase growth and reversion to glycolytic metabolism. This work provides s new insights into the metabolic consequences of microbial growth on an abundant sulfosugar.

Human Tim8a is a member of an intermembrane space chaperone network, known as the small TIM family, which transport hydrophobic membrane proteins through this compartment. Mutations in TIMM8A cause a neurodegenerative disease, Mohr-Tranebjaerg syndrome (MTS), which is characterised by sensorineural hearing loss, dystonia and blindness. Nothing is known about the function of hTim8a in neuronal cells and consequently how lack of hTim8a leads to a neurodegenerative disease. We identified a novel cell-specific function of hTim8a in the assembly of Complex IV, which is mediated through a transient interaction with the copper chaperone COX17. Complex IV assembly defects in cells lacking hTim8a leads to oxidative stress and changes to key apoptotic regulators, including cytochrome c and Bax, which primes cells for cell death. Alleviation of oxidative stress using Vitamin E rescues cells from apoptotic vulnerability. We hypothesis that enhanced sensitivity of neuronal cells to apoptosis is the underlying mechanism of MTS.

Vancomycin resistant Enterococcus faecium (VREfm) is an emerging antibiotic resistant pathogen. Strain-level investigations are beginning to reveal the molecular mechanisms used by VREfm to colonize regions of the human bowel. However, the role of commensal bacteria during VREfm colonization, in particular following antibiotic treatment, remains largely unknown. We employed amplicon 16S rRNA gene sequencing and metabolomics in a murine model system to try and investigate functional roles of the gut microbiome during VREfm colonization. First-order taxonomic shifts in gut microbial community composition were detected both in response to pretreatment using ceftriaxone, and to subsequent VREfm challenge. Using neural networking approaches to find co-occurrence profiles of bacteria and metabolites, we detected key metabolome features during and after VREfm colonization. These metabolite features were associated with Bacteroides, indicative of a transition towards a pre-antibiotic naive microbiome. This study shows the impacts of antibiotics on the gut ecosystem, and the progression of the microbiome in response to colonisation with VREfm. Our results offer insights towards identifying potential non-antibiotic alternatives to eliminate VREfm through metabolic re-engineering to preferentially select for Bacteroides. Importance: This study demonstrates the importance and power of linking bacterial composition profiling with metabolomics to find the interactions between commensal gut bacteria and a specific pathogen. Knowledge from this research will inform gut microbiome engineering strategies, with the aim of translating observations from animal models to human-relevant therapeutic applications.

Adipose tissue is a primary regulator of energy balance and metabolism. The distribution of adipose tissue depots is of clinical interest because the accumulation of upper-body subcutaneous (ASAT) and visceral adipose tissue (VAT) is associated with cardiometabolic diseases, whereas lower-body gluteal-femoral adipose tissue (GFAT) appears to be protective. There is heterogeneity in morphology and metabolism of adipocytes obtained from different regions of the body, but detailed knowledge of the constituent proteins in each depot is lacking. Here, we determined the human adipocyte proteome from ASAT, VAT and GFAT using high-resolution SWATH mass spectrometry proteomics. We quantified 4220 proteins in adipocytes, and 2329 proteins were expressed in all three adipose depots. Comparative analysis revealed significant differences between adipocytes from different regions (6 and 8% when comparing VAT vs.ASAT and GFAT, 3% when comparing ASAT vs.GFAT), with marked differences in proteins that regulate metabolic functions. The VAT adipocyte proteome was overrepresented with proteins of glycolysis, lipogenesis, oxidative stress and mitochondrial dysfunction. The GFAT adipocyte proteome predicted activation of PPARa, fatty acid and BCAA oxidation, enhanced TCA cycle flux and oxidative phosphorylation, which was supported by metabolomic data obtained from adipocytes from the same patient donors. Together, this proteomic analysis provides an important resource and novel insights that enhance the understanding of metabolic heterogeneity in the regional adipocytes of humans.### Competing Interest Statement

Abstract Hyperactivation of oncogenic pathways downstream of RAS and PI3K/AKT in normal cells induces a senescence-like phenotype that acts as a tumor-suppressive mechanism that must be overcome during transformation. We previously demonstrated that AKT-induced senescence (AIS) is associated with profound transcriptional and metabolic changes. Here, we demonstrate that human fibroblasts undergoing AIS display increased Cystathionine-β-synthase (CBS) expression and consequent activation of the transsulfuration pathway controlling hydrogen sulfide (H2S) and glutathione (GSH) metabolism. Activated transsulfuration pathway during AIS maintenance enhances the antioxidant capacity, protecting senescent cells from ROS-induced cell death via GSH and H2S. Importantly, CBS depletion allows cells that have undergone AIS to escape senescence and re-enter the cell cycle, indicating the importance of CBS activity in maintaining AIS. Mechanistically, we show this restoration of proliferation is mediated through suppressing mitochondrial respiration and reactive oxygen species (ROS) production and increasing GSH metabolism. These findings implicate a potential tumor-suppressive role for CBS in cells with inappropriately activated PI3K/AKT signaling. Consistent with this concept, in human gastric cancer cells with activated PI3K/AKT signaling, we demonstrate that CBS expression is suppressed due to promoter hypermethylation. CBS loss cooperates with activated PI3K/AKT signaling in promoting anchorage-independent growth of gastric epithelial cells, while CBS restoration suppresses the growth of gastric tumors in vivo . Taken together, we find that CBS is a novel regulator of AIS and a potential tumor suppressor in PI3K/AKT-driven gastric cancers, providing a new exploitable metabolic vulnerability in these cancers.