White adipose (fat) tissues regulate metabolism, reproduction, and life span. Adipocytes form throughout life, with the most marked expansion of the lineage occurring during the postnatal period. Adipocytes develop in coordination with the vasculature, but the identity and location of white adipocyte progenitor cells in vivo are unknown. We used genetically marked mice to isolate proliferating and renewing adipogenic progenitors. We found that most adipocytes descend from a pool of these proliferating progenitors that are already committed, either prenatally or early in postnatal life. These progenitors reside in the mural cell compartment of the adipose vasculature, but not in the vasculature of other tissues. Thus, the adipose vasculature appears to function as a progenitor niche and may provide signals for adipocyte development.

Abstract Adult bone marrow (BM) contains hematopoietic stem cells (HSCs) as well as a nonhematopoietic, stromal cell population. Within this stromal population are mesenchymal stem cells (MSCs), which not only support hematopoiesis but also differentiate into multiple lineages, including fat, bone, and cartilage. Because of this multipotentiality, the MSC is an attractive candidate for clinical applications to repair or regenerate damaged tissues of mesenchymal origin. However, research progress has been hampered by the limited existing knowledge of the biology of these cells, particularly by the lack of a suitable marker for their prospective isolation. Here, we report that SSEA-4, an early embryonic glycolipid antigen commonly used as a marker for undifferentiated pluripotent human embryonic stem cells and cleavage to blastocyst stage embryos, also identifies the adult mesenchymal stem cell population.

Abstract Bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) are candidate cells for cartilage tissue engineering. This is due to their ability to undergo chondrogenic differentiation after extensive expansion in vitro and stimulation with various biomaterials in three‐dimensional (3‐D) systems. Collagen type II is one of the major components of the hyaline cartilage and plays a key role in maintaining chondrocyte function. This study aimed at analyzing the MSC chondrogenic response during culture in different types of extracellular matrix (ECM) with a focus on the influence of collagen type II on MSC chondrogenesis. Bovine MSCs were cultured in monolayer as well as in alginate and collagen type I and II hydrogels, in both serum free medium and medium supplemented with transforming growth factor (TGF) β1. Chondrogenic differentiation was detected after 3 days of culture in 3‐D hydrogels, by examining the presence of glycosaminoglycan and newly synthesized collagen type II in the ECM. Differentiation was most prominent in cells cultured in collagen type II hydrogel, and it increased in a time‐dependent manner. The expression levels of the of chondrocyte specific genes: sox9, collagen type II, aggrecan, and COMP were measured by quantitative “Real Time” RT‐PCR, and genes distribution in the hydrogel beads were localized by in situ hybridization. All genes were upregulated by the presence of collagen, particularly type II, in the ECM. Additionally, the chondrogenic influence of TGF β1 on MSCs cultured in collagen‐incorporated ECM was analyzed. TGF β1 and dexamethasone treatment in the presence of collagen type II provided more favorable conditions for expression of the chondrogenic phenotype. In this study, we demonstrated that collagen type II alone has the potential to induce and maintain MSC chondrogenesis, and prior interaction with TGF β1 to enhance the differentiation. © 2006 Wiley Periodicals, Inc.

Abstracts FSHD is a genetically dominant myopathy caused by mutations that cause expression of the normally silent DUX4 gene. This transcription factor has been shown to interfere with myogenesis when misexpressed at very low levels in myoblasts, and to cause cell death when overexpressed at high levels. A previous report using adeno-associated virus to deliver high levels of DUX4 to mouse skeletal muscle demonstrated severe pathology that was suppressed on a p53 knockout background, implying that DUX4 acted through the p53 pathway. Here, we investigate the p53-dependence of DUX4 using both in vitro cellular and the transgenic iDUX4[2.7] mouse models. We find that inhibiting p53 has no effect on the cytoxicity of DUX4 in vitro. When crossed onto the p53 null background, we find no suppression of the male-specific lethality or skin phenotypes of the DUX4 transgene, and find that primary myoblasts from this mouse are still killed by DUX4 expression. These data challenge the notion that the p53 pathway is central to the pathogenicity of DUX4. Summary Statement DUX4 is thought to mediate cytopathology through p53. Here, DUX4 is shown to kill primary myoblasts and promote pathological phenotypes in the iDUX4[2.7] mouse model on the p53-null background, calling into question this notion.

Double homeobox (DUX) genes are unique to eutherian mammals and normally expressed transiently during zygotic genome activation. The canonical member, DUX4, is involved in facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) and cancer, when misexpressed in other contexts. We evaluate the 3 human DUX genes and the ancestral single homeobox gene sDUX from the non-eutherian mammal, platypus, and find that DUX4 activities are not shared with DUXA or DUXB, which lack transcriptional activation potential, but surprisingly are shared with platypus sDUX. In human myoblasts, platypus sDUX drives cytotoxicity, inhibits myogenesis, and induces DUX4 target genes, particularly those associated with zygotic genome activation (ZGA), by binding DNA as a homodimer in a way that overlaps the DUX4 homeodomain crystal structure. DUXA lacks transcriptional activity but has DNA-binding and chromatin accessibility overlap with DUX4 and sDUX, including on ZGA genes and LTR elements, and can actually be converted into a DUX4-like cytotoxic factor by fusion to a synthetic transactivation domain. DUXA competition antagonizes the activity of DUX4 on its target genes, including in FSHD patient cells. Since DUXA is an early DUX4 target gene, this activity potentiates feedback inhibition, constraining the window of DUX4 activity. The DUX gene family therefore comprises cross-regulating members of opposing function, with implications for their roles in ZGA, FSHD, and cancer.Platypus sDUX is toxic and inhibits myogenic differentiation.DUXA targets overlap substantially with those of DUX4.DUXA fused to a synthetic transactivation domain acquires DUX4-like toxicity.DUXA behaves as a competitive inhibitor of DUX4.