Obesity and insulin resistance are associated with deposition of triglycerides in tissues other than adipose tissue. Previously, we showed that a missense mutation (I148M) in PNPLA3 (patatin-like phospholipase domain-containing 3 protein) is associated with increased hepatic triglyceride content in humans. Here we examined the effect of the I148M substitution on the enzymatic activity and cellular location of PNPLA3. Structural modeling predicted that the substitution of methionine for isoleucine at residue 148 would restrict access of substrate to the catalytic serine at residue 47. In vitro assays using recombinant PNPLA3 partially purified from Sf9 cells confirmed that the wild type enzyme hydrolyzes emulsified triglyceride and that the I148M substitution abolishes this activity. Expression of PNPLA3-I148M, but not wild type PNPLA3, in cultured hepatocytes or in the livers of mice increased cellular triglyceride content. Cell fractionation studies revealed that ∼90% of wild type PNPLA3 partitioned between membranes and lipid droplets; substitution of isoleucine for methionine at position 148 did not alter the subcellular distribution of the protein. These data are consistent with PNPLA3-I148M promoting triglyceride accumulation by limiting triglyceride hydrolysis. Obesity and insulin resistance are associated with deposition of triglycerides in tissues other than adipose tissue. Previously, we showed that a missense mutation (I148M) in PNPLA3 (patatin-like phospholipase domain-containing 3 protein) is associated with increased hepatic triglyceride content in humans. Here we examined the effect of the I148M substitution on the enzymatic activity and cellular location of PNPLA3. Structural modeling predicted that the substitution of methionine for isoleucine at residue 148 would restrict access of substrate to the catalytic serine at residue 47. In vitro assays using recombinant PNPLA3 partially purified from Sf9 cells confirmed that the wild type enzyme hydrolyzes emulsified triglyceride and that the I148M substitution abolishes this activity. Expression of PNPLA3-I148M, but not wild type PNPLA3, in cultured hepatocytes or in the livers of mice increased cellular triglyceride content. Cell fractionation studies revealed that ∼90% of wild type PNPLA3 partitioned between membranes and lipid droplets; substitution of isoleucine for methionine at position 148 did not alter the subcellular distribution of the protein. These data are consistent with PNPLA3-I148M promoting triglyceride accumulation by limiting triglyceride hydrolysis.

The upsurge in prevalence of obesity has spawned an epidemic of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). Previously, we identified a sequence variant (I148M) in patatin-like phospholipase domain-containing protein 3 (PNPLA3) that confers susceptibility to both hepatic triglyceride (TG) deposition and liver injury. To glean insights into the biological role of PNPLA3, we examined the molecular mechanisms by which nutrient status controls hepatic expression of PNPLA3. PNPLA3 mRNA levels, which were low in fasting animals, increased ∼90-fold with carbohydrate feeding. The increase was mimicked by treatment with a liver X receptor (LXR) agonist and required the transcription factor SREBP-1c. The site of SREBP-1c binding was mapped to intron 1 of Pnpla3 using chromatin immunoprecipitation and electrophoretic mobility shift assays. SREBP-1c also promotes fatty acid synthesis by activating several genes encoding enzymes in the biosynthetic pathway. Addition of fatty acids (C16:0, C18:1, and C18:2) to the medium of cultured hepatocytes (HuH-7) increased PNPLA3 protein mass without altering mRNA levels. The posttranslational increase in PNPLA3 levels persisted after blocking TG synthesis with triascin C. Oleate (400 μM) treatment prolonged the half-life of PNPLA3 from 2.4 to 6.7 h. These findings are consistent with nutritional control of PNPLA3 being effected by a feed-forward loop; SREBP-1c promotes accumulation of PNPLA3 directly by activating Pnpla3 transcription and indirectly by inhibiting PNPLA3 degradation through the stimulation of fatty acid synthesis.

A sequence polymorphism (rs738409, I148M) in patatin‐like phospholipid domain containing protein 3 ( PNPLA3 ) is strongly associated with nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD), but the mechanistic basis for this association remains enigmatic. Neither ablation nor overexpression of wild‐type PNPLA3 affects liver fat content in mice, whereas hepatic overexpression of the human 148M transgene causes steatosis. To determine whether the 148M allele causes fat accumulation in the liver when expressed at physiological levels, we introduced a methionine codon at position 148 of the mouse Pnpla3 gene. Knockin mice had normal levels of hepatic fat on a chow diet, but when challenged with a high‐sucrose diet their liver fat levels increased 2 to 3‐fold compared to wild‐type littermates without any associated changes in glucose homeostasis. The increased liver fat in the knockin mice was accompanied by a 40‐fold increase in PNPLA3 on hepatic lipid droplets, with no increase in hepatic PNPLA3 messenger RNA (mRNA). Similar results were obtained when the catalytic dyad of PNPLA3 was inactivated by substituting the catalytic serine with alanine (S47A). Conclusion : These data provide the first direct evidence that physiological expression of PNPLA3 148M variant causes NAFLD, and that the accumulation of catalytically inactive PNPLA3 on the surfaces of lipid droplets is associated with the accumulation of TG in the liver. (H epatology 2015;61:108–118)

A genetic variant in PNPLA3 (PNPLA3I148M), a triacylglycerol (TAG) hydrolase, is a major risk factor for nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD); however, the mechanism underlying this association is not known. To develop an animal model of PNPLA3-induced fatty liver disease, we generated transgenic mice that overexpress similar amounts of wild-type PNPLA3 (PNPLA3WT) or mutant PNPLA3 (PNPLA3I148M) either in liver or adipose tissue. Overexpression of the transgenes in adipose tissue did not affect liver fat content. Expression of PNPLA3I148M, but not PNPLA3WT, in liver recapitulated the fatty liver phenotype as well as other metabolic features associated with this allele in humans. Metabolic studies provided evidence for 3 distinct alterations in hepatic TAG metabolism in PNPLA3I148M transgenic mice: increased formation of fatty acids and TAG, impaired hydrolysis of TAG, and relative depletion of TAG long-chain polyunsaturated fatty acids. These findings suggest that PNPLA3 plays a role in remodeling TAG in lipid droplets, as they accumulate in response to food intake, and that the increase in hepatic TAG levels associated with the I148M substitution results from multiple changes in hepatic TAG metabolism. The development of an animal model that recapitulates the metabolic phenotype of the allele in humans provides a new platform in which to elucidate the role of PNLPA3I148M in NAFLD.

Significance Heterotopic ossification (HO) is a debilitating condition in which bone forms inappropriately within soft tissues. Two vastly different patient populations are at risk for developing HO: those with musculoskeletal trauma or severe burns and those with a genetic mutation in the bone morphogenetic protein receptor ACVR1 (Activin type 1 receptor). In this study, we demonstrate that both forms of HO share a common signaling pathway through hypoxia inducible factor-1α, and that pharmacologic inhibition or genetic knockout of this signaling pathway can mitigate and even abolish HO formation. These findings pave the way for pharmacologic inhibitors of hypoxia inducible factor-1α as therapeutic options for heterotopic ossification.

Abstract The αvβ8 integrin is a key activator of transforming growth factor β (TGF β), which has been shown to inhibit anti-tumor immunity. Previous work has suggested that αvβ8 on tumor cells could modulate tumor growth and responses to immune checkpoint blockade. We now show that a potent blocking monoclonal antibody against αvβ8 (ADWA-11) causes growth suppression or complete regression in syngeneic models of squamous cell carcinoma (CCK168), mammary cancer (EMT-6), colon cancer (CT26), and prostate cancer (TRAMPC2), especially when it is combined with other immunomodulators (anti-PD-1, anti-CTLA-4 or 4-1BB) or radiotherapy. αvβ8 is expressed on tumor cells in some of these models, but tumor cell expression of αvβ8 is not essential for the beneficial effects of ADWA-11 therapy. αvβ8 is consistently expressed at highest levels on CD4+CD25+ T cells within tumors, and specific deletion of Itgb8 from T cells is as effective as ADWA-11 in suppressing tumor growth. Treatment with ADWA-11 increases expression of a suite of genes in tumor infiltrating CD8+ T cells that are normally inhibited by TGFβ and are involved in tumor cell killing, including Granzyme B and Interferon-γ. These findings solidify αvβ8 integrin as a promising target for cancer immunotherapy, even for tumors that do not express this integrin.

Abstract Background This study aimed to systematically investigate the associations between serum sphingolipids and insulin sensitivity as well as insulin secretion. This study also aimed to reveal potential predictors for insulin sensitivity or give perceptive insight into disease processes. Methods We conducted a lipidomics evaluation of molecularly distinct SPs in the serum of 86 consecutive Chinese adults with or without obesity and diabetes using electrospray ionization mass spectrometry coupled with liquid chromatography. The GIR30 was measured under steady conditions to assess insulin sensitivity by the gold standard hyperinsulinemic-euglycemic clamp. We created the ROC curves to detect the serum SMs diagnostic value and establish the diagnosis of insulin sensitivity. Results Differential correlation network analysis illustrated correlations amongst lipids, insulin sensitivity, insulin secretion and other clinical indexes. Total and subspecies of serum SMs and globotriaosylceramides (Gb3s) were positively related to GIR30, free FAs (FFA 16:1, FFA20:4), some long chain GM3 and complex ceramide GluCers showed strong negative correlations with GIR30. Notably, ROC curves showed that SM/Cer and SM d18:0/26:0 may be good serum lipid predictors of diagnostic indicators of insulin sensitivity close to conventional clinical indexes such as 1/HOMA-IR (all areas under the curve >0.80) based on GIR30 as standard diagnostic criteria. Conclusions These results provide novel associations between serum sphingolipid between insulin sensitivity measured by the hyperinsulinemic-euglycemic clamp. We further identify two specific SPs that may represent prognostic biomarkers for insulin sensitivity.

Heterotopic ossification (HO) is an aberrant regenerative process with ectopic bone induction in response to musculoskeletal trauma, in which mesenchymal stem cells (MSC) differentiate into osteochondrogenic cells instead of myocytes or tenocytes. Despite frequent cases of hospitalized musculoskeletal trauma, the inflammatory responses and cell population dynamics that regulate subsequent wound healing and tissue regeneration are still unclear. Here we examine, using a mouse model of trauma-induced HO, the local microenvironment of the initial post-injury inflammatory response. Single cell transcriptome analyses identify distinct monocyte/macrophage populations at the injury site, with their dynamic changes over time elucidated using trajectory analyses. Mechanistically, transforming growth factor beta-1 (TGFβ1)-producing monocytes/macrophages are associated with HO and aberrant chondrogenic progenitor cell differentiation, while CD47-activating peptides that reduce systemic TGFβ levels help ameliorate HO. Our data thus implicate CD47 activation as a novel therapeutic approach for modulating monocyte/macrophage phenotypes, MSC differentiation and HO formation during wound healing.