Genome-wide association studies (GWAS) have reproducibly associated variants within introns of FTO with increased risk for obesity and type 2 diabetes (T2D). Although the molecular mechanisms linking these noncoding variants with obesity are not immediately obvious, subsequent studies in mice demonstrated that FTO expression levels influence body mass and composition phenotypes. However, no direct connection between the obesity-associated variants and FTO expression or function has been made. Here we show that the obesity-associated noncoding sequences within FTO are functionally connected, at megabase distances, with the homeobox gene IRX3. The obesity-associated FTO region directly interacts with the promoters of IRX3 as well as FTO in the human, mouse and zebrafish genomes. Furthermore, long-range enhancers within this region recapitulate aspects of IRX3 expression, suggesting that the obesity-associated interval belongs to the regulatory landscape of IRX3. Consistent with this, obesity-associated single nucleotide polymorphisms are associated with expression of IRX3, but not FTO, in human brains. A direct link between IRX3 expression and regulation of body mass and composition is demonstrated by a reduction in body weight of 25 to 30% in Irx3-deficient mice, primarily through the loss of fat mass and increase in basal metabolic rate with browning of white adipose tissue. Finally, hypothalamic expression of a dominant-negative form of Irx3 reproduces the metabolic phenotypes of Irx3-deficient mice. Our data suggest that IRX3 is a functional long-range target of obesity-associated variants within FTO and represents a novel determinant of body mass and composition.

Abstract Obesity, a leading cause of several metabolic abnormalities, is mainly due to an imbalance of energy homeostasis. IRX3 and IRX5 have been suggested as determinants of obesity in connection with the intronic variants of FTO , the strongest genetic risk factor of polygenic obesity in humans. Although the causal effects of Irx3 on obesity and its related metabolic consequences have been demonstrated in vivo , the metabolic function of Irx5 remains unclear. In this study, using mice homozygous for an Irx5 -knockout ( Irx5 KO ) allele, we show a direct link between Irx5 expression and regulation of body mass/composition and energy homeostasis. Irx5 KO mice are leaner and resistant to diet-induced obesity and associated metabolic abnormalities, primarily through the loss of adiposity with an increase in basal metabolic rate with adipose thermogenesis and lower food intake. Furthermore, our long-term feeding analysis found that Irx3 mutant mouse lines also have less food intake, indicating that lower caloric intake also contributes to their lean phenotype. Together, these results demonstrate that Irx5 is critical for energy homeostasis and regulation of body mass/composition and suggest that it likely acts in other tissues beyond adipocytes.

Abstract Irx1 and Irx2 ( Irx1/2 ) are two closely linked and widely expressed members of the conserved Iroquois homeobox family of transcription factors. Despite mounting evidence suggesting the importance of homologs of these genes in many aspects of vertebrate development and function, the role of Irx1/2 in mammals has remained largely unknown. Here, we used mice carrying our newly generated Irx1 flox and Irx1 flox Irx2 del mutant alleles to perform a stepwise genetic ablation of Irx1 and Irx2 levels. Our analysis revealed reduced postnatal growth and viability of Irx1 KO mice with gross histological defects in the lung and gut and demonstrated that ablation of one copy of Irx2 in these mice results in neonatal lethality with exacerbated phenotypic defects. Conversely, while Irx2 KO mice appear normal, ablation of one copy of Irx1 in these mutants leads to lethality at weaning. Furthermore, we found that homozygous deletion of both Irx1 and Irx2 results in embryonic lethality by mid-gestation with defective extraembryonic vasculature. Our results illustrate that Irx1 and Irx2 play distinct dose-dependent cooperative functions during both the early and late stages of mouse development.

Childhood obesity has emerged as a major global health issue, contributing to the increased prevalence of chronic conditions and adversely affecting the quality of life and future prospects of affected individuals, thereby presenting a substantial societal challenge. This complex condition, influenced by the interplay of genetic predispositions and environmental factors, is characterized by excessive energy intake due to uncontrolled appetite regulation and a Westernized diet. Managing obesity in childhood requires specific considerations compared with adulthood, given the vulnerability of the critical juvenile–adolescent period to toxicity and developmental defects. Consequently, common treatment options for adult obesity may not directly apply to younger populations. Therefore, research on childhood obesity has focused on genetic defects in regulating energy intake, alongside pharmacotherapy and dietary interventions as management approaches, with an emphasis on safety concerns. This review aims to summarize canonical knowledge and recent findings on genetic factors contributing to childhood obesity. Additionally, it assesses the efficacy and safety of existing pharmacotherapies and dietary interventions and suggests future research directions. By providing a comprehensive understanding of the complex dynamics of childhood obesity, this review aims to offer insights into more targeted and effective strategies for addressing this condition, including personalized healthcare solutions.