Adipocyte metabolism and stem cell lineage responses

脂肪细胞代谢和干细胞谱系反应

基本信息

  • 批准号:
    10004144
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-05 至 2022-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary: Nutrients affect tissue stem cell lineages in all organisms. Interorgan signaling allows the impact of diet or physiological factors on one organ to be communicated to stem cell lineages elsewhere. Circulating levels of most energy substrates and metabolites vary with diet, and many of these activate G protein coupled receptors (GPCRs), which are associated with metabolic diseases, cancers and other disorders. It is therefore essential to investigate how GPCR signaling links metabolism to stem lineage processes in vivo. Adipocytes have key metabolic roles, and obesity increases the risk for many diseases. Among them are cancers, which share similarities with stem cells. Signaling pathways that control normal stem cells are often deregulated in cancers (e.g. diet-dependent pathways), and cancers and stem cells have large proliferative potential and generate differentiated cells in deregulated or controlled ways, respectively. The goal of this proposal is to study how diet controls adipocyte metabolism and how GPCR signaling mediates its effects on stem cell lineages using the Drosophila germline stem cell (GSC) model. Drosophila has highly conserved adipocyte metabolism and well characterized stem cells. One can readily identify GSCs and quantify self-renewal, proliferation, differentiation and survival along their lineage. GSCs and their progeny divide and grow faster on a rich diet, partially via insulin, steroid hormone, and Target of Rapamycin (TOR) signaling in the ovary. Adipocytes contribute to the GSC response to diet, as adipocyte-specific disruption of amino acid transport or TOR causes distinct GSC lineage phenotypes. Our unpublished data show that diet also regulates metabolic pathways in adipocytes, and key adipocyte enzymes influence GSC number, proliferation, and differentiation, survival of their daughters. In addition, our results show that distinct G proteins regulate GSC fate and division, and progeny survival, suggesting that GPCR signaling actively modulates the GSC lineage. We will test our hypothesis that key diet-dependent metabolic pathways in adipocytes control the levels of metabolites (or other downstream factors) that act directly on the ovary (or indirectly, through intermediate organs) to modulate the GSC lineage through the following aims: 1) To determine how macronutrients and diet-dependent hormones impact key adipocyte metabolic pathways; and 2) To probe the role of G protein coupled receptor (GPCR) signaling in the GSC lineage. Relevance: Obesity is prevalent in the western world and results in the abnormal function of fat cells, which in turn increases the risk for many diseases, including cancers. We propose to take advantage of powerful research tools in fruitflies to investigate how metabolic processes in fat cells normally generate signals that affect the function of stem cells in other parts of the body. Because of the high degree of evolutionary conservation of molecules and biological processes between fruitflies and humans, this work will likely provide valuable insights into diseases resulting from metabolic abnormalities in fat cells.
项目概要: 营养素影响所有生物体的组织干细胞谱系。器官间信号传导可以影响饮食或 一个器官上的生理因素将被传递到其他地方的干细胞谱系。循环水平 大多数能量底物和代谢物随饮食而变化,其中许多会激活 G 蛋白偶联受体 (GPCR),与代谢疾病、癌症和其他疾病有关。因此有必要 研究 GPCR 信号如何将代谢与体内干细胞谱系过程联系起来。脂肪细胞有关键 代谢作用,肥胖会增加许多疾病的风险。其中包括癌症,它们具有以下共同点: 与干细胞的相似之处。控制正常干细胞的信号通路在癌症中经常失调 (例如饮食依赖性途径),癌症和干细胞具有巨大的增殖潜力并产生 分别以解除管制或受控的方式分化细胞。本提案的目标是研究如何 饮食控制脂肪细胞代谢以及 GPCR 信号如何介导其对干细胞谱系的影响 果蝇生殖干细胞(GSC)模型。果蝇具有高度保守的脂肪细胞代谢 充分表征的干细胞。人们可以很容易地识别 GSC 并量化自我更新、增殖、 沿其谱系的分化和生存。 GSC 及其后代在丰富的饮食中分裂和生长得更快, 部分通过卵巢中的胰岛素、类固醇激素和雷帕霉素靶标 (TOR) 信号传导。脂肪细胞 有助于 GSC 对饮食的反应,因为脂肪细胞特异性破坏氨基酸运输或 TOR 导致 不同的 GSC 谱系表型。我们未发表的数据表明饮食还调节代谢途径 脂肪细胞和关键脂肪细胞酶影响 GSC 数量、增殖和分化、存活 他们的女儿。此外,我们的结果表明,不同的 G 蛋白调节 GSC 的命运和分裂,并且 子代存活率,表明 GPCR 信号传导积极调节 GSC 谱系。我们将测试我们的 假设脂肪细胞中关键的饮食依赖性代谢途径控制代谢物(或其他 下游因素)直接作用于卵巢(或通过中间器官间接作用)以调节 GSC 谱系通过以下目标:1) 确定常量营养素和饮食依赖性激素如何 影响关键的脂肪细胞代谢途径; 2) 探究G蛋白偶联受体(GPCR)的作用 GSC 谱系中的信号传导。相关性:肥胖在西方世界很普遍,并导致异常 脂肪细胞的功能,进而增加许多疾病的风险,包括癌症。我们建议采取 利用果蝇强大的研究工具来研究脂肪细胞的代谢过程如何正常进行 产生影响身体其他部位干细胞功能的信号。由于学历高 果蝇和人类之间分子和生物过程的进化保护,这项工作将 可能为脂肪细胞代谢异常引起的疾病提供有价值的见解。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Analysis of Gal4 Expression Patterns in Adult Drosophila Females.
  • DOI:
    10.1534/g3.120.401676
  • 发表时间:
    2020-11-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Weaver LN;Ma T;Drummond-Barbosa D
  • 通讯作者:
    Drummond-Barbosa D
Chronic exposure to warm temperature causes low sperm abundance and quality in Drosophila melanogaster.
  • DOI:
    10.1038/s41598-023-39360-7
  • 发表时间:
    2023-07-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Gandara, Ana Caroline P.;Drummond-Barbosa, Daniela
  • 通讯作者:
    Drummond-Barbosa, Daniela
RNAi-based screens uncover a potential new role for the orphan neuropeptide receptor Moody in Drosophila female germline stem cell maintenance.
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ma T;Matsuoka S;Drummond-Barbosa D
  • 通讯作者:
    Drummond-Barbosa D
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