ABSTRACT Background The role of Numb, a protein that is important for cell fate and development was investigated in adult skeletal muscle in mice using a conditional, inducible knockout (cKO) model. Methods Numb expression was evaluated by Western blot. Numb localization was determined by confocal microscopy. The effects of cKO of Numb and the closely-related gene Numb-like in skeletal muscle fibers was evaluated by in-situ physiology; transmission and focused ion beam scanning electron microscopy; 3-dimensional reconstruction of mitochondrial; lipidomics; and bulk RNA-sequencing. Additional studies using primary mouse myotubes investigated the effects the effects of Numb knockdown on cell fusion, mitochondrial function and calcium transients. Results Numb protein expression was reduced by ∼70% (p < 0.01) at 24 as compared to 3 months of age. Numb was localized within muscle fibers as bands traversing fibers at regularly spaced intervals in close proximity to dihydropyridine receptors. The cKO of Numb and Numb-like reduced specific tetanic force by 36%, p < 0.01), altered mitochondrial spatial relationships to sarcomeric structures, increased Z-line spacing by 30% (p < 0.0001), perturbed sarcoplasmic reticulum organization and reduced mitochondrial volume by over 80% (p < 0.01). Only six genes were differentially expressed in cKO mice: Itga4, Sema7a, Irgm2, Vezf1, Mib1 and Tmem132a . Several lipid mediators derived from polyunsaturated fatty acid (PUFAs) through lipoxygenases were upregulated in Numb cKO skeletal muscle; 12-HEPE was increased by ∼250% (p < 0.05) and 17,18-EpETE by ∼240% (p < 0.05). In mouse primary myotubes, Numb knock-down reduced cell fusion (∼20%, p < 0.01) and mitochondrial function and delayed the caffeine-induced rise in cytosolic calcium concentrations by more than 100% (p < 0.01). Conclusions These findings implicate Numb as a critical factor in skeletal muscle structure and function which appear to be critical for calcium release; we therefore speculate Numb plays critical roles in excitation-contraction coupling, one of the putative targets of aged skeletal muscles. These findings provide new insights into the molecular underpinnings of the loss of muscle function observed with sarcopenia.

Huntington's disease (HD) is caused by expansion of the polyglutamine stretch in huntingtin protein (HTT) resulting in hallmark aggresomes/inclusion bodies (IBs) composed of mutant huntingtin protein (mHTT) and its fragments. Stimulating autophagy to enhance mHTT clearance is considered a potential therapeutic strategy for HD. Our recent evaluation of the autophagic-lysosomal pathway (ALP) in human HD brain reveals upregulated lysosomal biogenesis and relatively normal autophagy flux in early Vonsattel grade brains, but impaired autolysosome clearance in late grade brains, suggesting that autophagy stimulation could have therapeutic benefits as an earlier clinical intervention. Here, we tested this hypothesis by crossing the Q175 HD knock-in model with our autophagy reporter mouse TRGL (

Abstract Mutations in HNF1A cause Maturity Onset Diabetes of the Young type 3 (MODY3), the most prevalent form of monogenic diabetes. We generated stem cell-derived pancreatic endocrine cells from human embryonic stem cells (hESCs) with induced hypomorphic mutations in HNF1A . Using these cells, we show that HNF1A orchestrates a transcriptional program required for distinct aspects of β-cell fate and function. During islet cell differentiation, HNF1A deficiency biases islet endocrine cells towards an α -cell fate associated with PAX4 down-regulation. HNF1A- deficient β-cells display impaired basal and glucose stimulated-insulin secretion in association with a reduction in CACNA1A and intracellular calcium levels, and impaired insulin granule exocytosis in association with SYT13 down-regulation. Knockout of PAX4 , CACNA1A and SYT13 reproduce the relevant phenotypes. Reduction of insulin secretion is associated with accumulation of enlarged secretory granules, and altered stoichiometry of secreted insulin to C-peptide. In HNF1A deficient β-cells, glibenclamide, a sulfonylurea drug used in the treatment of MODY3 patients, increases intracellular calcium to levels beyond those achieved by glucose, and restores C-peptide and insulin secretion to a normal stoichiometric ratio. To study HNF1A deficiency in the context of a human disease model, we also generated stem cell-derived pancreatic endocrine cells from two MODY3 patient’s induced pluripotent stem cells (iPSCs). While insulin secretion defects are constitutive in cells with complete HNF1A loss of function, β-cells heterozygous for hypomorphic HNF1A mutations are initially normal, but lose the ability to secrete insulin and acquire abnormal stoichiometric secretion ratios. Importantly, the defects observed in these stem cell models are also seen in circulating proportions of insulin:C-peptide in nine MODY3 patients. One sentence of summary Deficiency of the transcription factor HNF1A biases islet endocrine cell fate towards α -cells, impairs intracellular calcium homeostasis and insulin exocytosis, alters the stoichiometry of insulin to C-peptide release, and leads to an accumulation of abnormal insulin secretory granules in β-cells.