Innervation of thermogenic adipose tissue via a calsyntenin 3β-S100b axis

doi:10.1038/s41586-019-1156-9

.2019年5月；569(7755):229-235.

doi:10.1038/s41586-019-1156-9。 Epub 2019年5月1日。

通过钙调素3β-S100b轴对产热脂肪组织的神经支配

附属公司

¹美国马萨诸塞州波士顿达纳法伯癌症研究所癌症生物学系。
²哈佛医学院细胞生物学系，美国马萨诸塞州波士顿。
^三美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院霍华德·休斯医学院神经生物学系。
⁴美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心医学部内分泌、糖尿病和代谢科。
⁵美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院神经科学项目。
⁶美国马萨诸塞州波士顿达纳法伯癌症研究所癌症生物学系。bruce_spiegelman@dfci.harvard.edu。
⁷哈佛医学院细胞生物学系，美国马萨诸塞州波士顿。bruce_spiegelman@dfci.harvard.edu。

PMID： 31043739
预防性维修识别码： PMC6589139型
内政部： 10.1038/s41586-019-1156-9

通过钙调素3β-S100b轴对产热脂肪组织的神经支配

邢曾等。性质. 2019年5月.

.2019年5月；569(7755):229-235.

doi:10.1038/s41586-019-1156-9。 Epub 2019年5月1日。

附属公司

¹美国马萨诸塞州波士顿达纳法伯癌症研究所癌症生物学系。
²哈佛医学院细胞生物学系，美国马萨诸塞州波士顿。
^三美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院霍华德·休斯医学院神经生物学系。
⁴美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心医学部内分泌、糖尿病和代谢科。
⁵美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院神经科学项目。
⁶美国马萨诸塞州波士顿达纳法伯癌症研究所癌症生物学系。bruce_spiegelman@dfci.harvard.edu。
⁷哈佛医学院细胞生物学系，美国马萨诸塞州波士顿。bruce_spiegelman@dfci.harvard.edu。

PMID： 31043739
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出版商更正：通过钙调素3β-S100b轴对产热脂肪组织进行神经保护。
曾X、叶M、Resch JM、Jedrychowski议员、胡B、Lowell BB、Ginty DD、Spiegelman BM。曾X等。自然。2019年6月；570（7760）：E32。doi:10.1038/s41586-019-1267-3。自然。2019 PMID：31114060
作者更正：通过钙调素3β-S100b轴对产热脂肪组织的神经支配。
曾X、叶M、Resch JM、Jedrychowski议员、胡B、Lowell BB、Ginty DD、Spiegelman BM。曾X等。自然。2021年2月；590（7845）：E31-E33。doi:10.1038/s41586-020-03161-z。自然。2021 PMID：33536624 没有可用的摘要。

摘要

交感神经系统通过局部轴突释放去甲肾上腺素来驱动棕色和米色脂肪细胞产热。然而，与白色脂肪相比，产热脂肪交感神经支配水平更高的分子基础尚不清楚。在这里，我们显示产热脂肪细胞表达一种以前未知的哺乳动物特异性内质网蛋白，我们称其为钙调素3β。脂肪细胞中钙调素3β表达的遗传缺失或获得分别减少或增强脂肪组织中的功能性交感神经支配。钙调素3β的消融使高脂饮食的小鼠容易肥胖。从机制上讲，钙调素3β促进内质-反应定位和S100b-a蛋白的分泌，该蛋白缺乏来自棕色脂肪细胞的信号肽。S100b刺激体外交感神经元的突起生长。S100b表型缺陷钙调素3β的缺陷，以及棕色脂肪细胞中S100b的强制表达，可以挽救因钙调素-3β消融而导致的有缺陷的交感神经支配。我们的数据揭示了产热脂肪细胞和交感神经细胞之间通信的哺乳动物特有机制。

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利益冲突声明

竞争性利益

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

扩展数据图1。 — **扩展数据图1.Clstn3β编码脂肪细胞特异性蛋白**
**a、，**WT和Lsd1 KO BAT（n=3只小鼠）中Clstn3β表达的qPCR分析。**b、，**来自BAT的Clstn3基因座的组蛋白标记和转录调节因子ChIP-seq。**c、，**qPCR分析适应RT或4°C小鼠（n=4只）腹股沟皮下WAT中Clstn3β的表达。d日，质谱鉴定Clstn3β肽。**e、，**哺乳动物类中Clstn3β的保护。红叉/绿勾表示亚类中缺少/存在Clstn3β的同源物。**f、，**人类Clstn3β唯一外显子与中华鳖基因组中Clstn1倒数第二外显子上游内含子片段的序列比对。注意该片段的位置如何与Clstn3中的β选择性外显子相关联。所有数据均为平均值±SEM。通过未配对Student的双侧t检验计算统计显著性。

扩展数据图2。 — **扩展数据图2.Clstn3β定位于内质网**
**a、 b中，**表达Clstn3β-Apex2的原代棕色脂肪细胞的EM分析。**a、，**箭头表示高尔基体。**b、，**箭头表示过氧化物酶体。比例尺：100 nm。**c、，**分离模式Clstn3β的Western blot分析表示非特异性带。凝胶源数据见补充图1。

扩展数据图3。 — **扩展数据图3 Clstn3β消融损害脂肪热生成**
**a、 b、c、d、，**桑格测序(一)，Western印迹(b条)，qPCR(**c（c）**)（n=4只小鼠）和免疫荧光(d日)确认CRISPR-Cas9删除Clstn3β。比例尺：10μm。**e、，**一组WT小鼠组织和WT/Clstn3βKO脑中Clstn3表达的qPCR分析（n=2只小鼠用于测量WT小鼠和n=3只小鼠WT和KO的组织特异性）。引物以第三外显子和第二外显子之间的连接为目标。**f、克，**体重曲线(如果)和身体成分(克)喂食WT和Clstn3βKO小鼠（n=8只）。**小时，**CORRR公司₂WT和Clstn3βKO小鼠（n=6只小鼠）间接热量分析的RRR生成率。**i、 j、，**移动(我)和每日食物摄入量(j个)代谢室中WT和Clstn3βKO小鼠（n=6只小鼠）。k个WT和Clstn3βKO小鼠（n=6只）对急性β3激动剂注射的耗氧反应。所有数据均为平均值±SEM。通过未配对Student的双侧t检验计算统计显著性。

扩展数据图4。 — **扩展数据图4.Clstn3β的转基因表达增强脂肪热生成**
**a、 b中，**蛋白质印迹(一)和qPCR(b条)确认BAT（n=5只小鼠）中Clstn3β转基因过度表达。**c、日期：，**体重曲线(**c（c）**)和身体成分(d日)喂食WT和Clstn3β转基因小鼠（n=6只）。**e、，**CORRR公司₂通过WT和Clstn3β转基因小鼠（n=4只小鼠）的间接热量分析得出RRR生成率。**f、克，**运动(如果)和每日食物摄入量(克)代谢室中WT和Clstn3β转基因小鼠（n=4只小鼠）。**小时，**WT和Clstn3β转基因小鼠（n=4只）对急性β3激动剂注射的耗氧反应。所有数据均为平均值±SEM。通过未配对Student的双侧t检验计算统计显著性。

扩展数据图5。 — **扩展数据图5.Clstn3β增强产热脂肪组织的交感神经支配**
**a、，**热中性预适应后5小时急性冷暴露后WT和Clstn3βKO BAT的基因表达分析（n=4只小鼠）。**b、，**Clstn3βKO小鼠的间接量热分析*脂联素cre*接受AAV-DIO-Clstn3βAAV注射（n=4只小鼠）。**c、，**WT和Clstn3βKO小鼠在4°C下驯化一周后皮下白色脂肪组织腹股沟区的整体TH染色。比例尺：50μm。所有数据均为平均值±SEM。通过未配对Student的双侧t检验计算统计显著性。

扩展数据图6。 — **扩展数据图6.Clstn3β促进S100b的分泌，S100b是一种脂肪细胞衍生的神经营养因子。**
**a、 b中，**S100b表达的qPCR分析(一)各种脂肪库和(b条)适应RT或4°C的小鼠腹股沟皮下WAT（n=4只小鼠）。**c、，**qPCR分析S100b在对照组或Prdm16转基因腹股沟皮下WAT（n=4只小鼠）中的表达。**日期：，**对照组或Prdm16-KO腹股沟皮下WAT中S100b表达的qPCR分析（n=4只小鼠）。**e、，**Prdm16 ChIP-seq显示在S100b位点结合。**f、，**Clstn3βKO小鼠的间接量热分析*脂联素cre*接受AAV-DIO-S100b AAV注射（n＝4只小鼠）。克，WT和S100b KO小鼠唾液腺的TH免疫染色。**小时，**RT-4只小鼠WT和Clstn3βKO BAT中S100b表达的qPCR分析。注意，这是与扩展数据图5a不同的外壳条件。我，Western blot分析Clstn3βKO棕色脂肪细胞中S100b的细胞内水平，这些脂肪细胞表达S100b单克隆或与Clstn2β共同表达。**j、，**Western blot分析转染不同构建物的HEK293T细胞中S100b蛋白水平。**k、，**联合转染或不转染Clstn3β的HEK293T细胞S100b和CFD分泌的Western blot分析。所有数据均为平均值±SEM。通过未配对Student的双侧t检验计算统计显著性。

扩展数据图7。 — **扩展数据图7.Clstn3β在人体脂肪组织中特异表达**
人类组织RNA-seq显示Clstn3β的脂肪特异性表达。对13种人类组织类型的RNAseq进行分析，以确定与Clstn3β特异性外显子唯一对应的读码。

图1。 — **图1.钙调素-3β编码脂肪细胞特异性蛋白**
**a、，**RNA-seq从BAT和大脑皮层读取Clstn3位点的分布。箭头表示Clstn3β的唯一外显子。**b、，**通过qPCR测定Clstn3β表达的组织特异性（n=3只小鼠）。**c、，**BAT cDNA文库中Clstn3β的克隆。红色表示来自Clstn3β独特外显子的核苷酸和氨基酸。下划线表示质谱法检测到的肽。绿色表示用于产生Clstn3β抗体的肽。

图2。 — **图2.Clstn3β定位于内质网**
**a、 b中，**体外表达定位的免疫荧光分析(一)或内源性(b条)初级棕色脂肪细胞中的Clstn3β。绿色，KDEL；红色；Clstn3β。箭头表示特定于Clstn3β的点。白色框内的区域被放大以获得更清晰的视图。**c、，**Clstn3β-Apex2的电镜分析定位。箭头表示感染或未感染细胞中Apex2的ER阳性或阴性。比例尺：10μm一和b条，500 nmc（c）.

图3。 — **图3 Clstn3β消融损害脂肪热生成**
**a、，**WT和Clstn3βKO BAT的组织学和甘油三酯定量（n=4只小鼠）。**b、，**WT和Clstn3βKO小鼠（n=6只小鼠）的间接热量分析。**c、，**WT和Clstn3βKO小鼠（n=6只小鼠）的耐寒性试验。**d、 e、f、，**体重曲线(d日)，身体成分（n=8只小鼠）(**e（电子）**)和葡萄糖耐量试验（n=7只小鼠）(如果)高脂肪饮食的WT和Clstn3βKO小鼠。**g、小时，**BAT组织学(克)和肝脏(小时)高脂肪饮食的WT和Clstn3βKO小鼠。比例尺：100μm。

图4。 — **图4 Clstn3β转基因表达增强脂肪热生成**
**a、，**WT和Clstn3β转基因BAT的组织学和甘油三酯定量（n=4只小鼠）。**b、，**WT和Clstn3β转基因小鼠（n=4只）的间接热量分析。**c、，**WT和Clstn3β转基因小鼠（n=6只）的耐寒性试验。**d、 e、f、，**体重曲线(d日)，车身组成(**e（电子）**)和葡萄糖耐量试验（n=6只小鼠）(如果)WT和Clstn3β转基因小鼠在高脂饮食中的表现。**g、小时，**BAT组织学(克)和肝脏(小时)高脂饮食中WT和Clstn3β转基因小鼠的体重。比例尺：100μm。

图5。 — **图5 Clstn3β促进脂肪组织的功能性交感神经支配**
**a、，**WT或Clstn3βKO棕色脂肪细胞的呼吸速率（n=4个生物独立样本）。**b、 c中，**冷冻切片免疫染色(b条)WT/Clstn3βKO和(**c（c）**)WT/Clstn3β转基因BAT（n=5只小鼠）。**d、 e、f、，**组织学，甘油三酯定量(d日)，TH染色(**e（电子）**)和耐寒性试验(如果)接受AAV-DIO-Clstn3β的Clstn3-βKO+/-己二酮核心小鼠（n=4只小鼠）。克，c-fos免疫反应性和对CNO给药的产热反应（hM3Dq+CNO的n=8只小鼠，hM3Dq+盐水和mCherry+CNO的n=3只小鼠）。**i、 j、，**WT/Clstn3βKO对CNO给药的热原反应（n=8只小鼠）(我)和WT/Clstn3β转基因小鼠（n=4只小鼠）(j个). 比例尺：100μm。

图6。 — **图6 Clstn3β促进脂肪细胞衍生神经营养因子S100b的分泌**
**a、，**WT和Clstn3βKO BAT的蛋白质组学。**b、，**TUBB3交感神经元+/-S100b免疫染色（n=25个细胞）。**c、 d、e、，**组织学，甘油三酯定量(**c（c）**)，TH染色(d日)和耐寒性试验(**e（电子）**)接受AAV-DIO-S100b的Clstn3βKO+/-脂联素-cre小鼠（n=4只小鼠）。**f、，**WT、S100b KO和Clstn3β转基因/S100b KO小鼠BAT的TH和TUBB3免疫染色（n=4只小鼠）。**g、小时，**免疫染色(克)和皮尔逊相关分析(小时)棕色脂肪细胞中S100b和KDEL的表达（n=35细胞）。我，棕色脂肪细胞条件培养基的蛋白质印迹分析。**j、，**S100b与Clstn3β/Clstn3的结合试验。比例尺：100μm。

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中的注释

为什么棕色脂肪很有胆量。
库鲁维拉河。库鲁维拉河。自然。2019年5月；569(7755):196-197. doi:10.1038/d41586-019-01278-4。自然。2019 PMID：31053835 没有可用的摘要。

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