The role of the transcription factor zinc finger protein 423 (ZNF 423) in the differentiation of insulin receptor substrate 2 (IRS2) silenced adipocytes

Abstract

[EN] Obesity is a multifactorial disease that originates from a combination and interaction of genetic and environmental factors. It is associated with an increased susceptibility to suffer other pathologies such as diabetes, cardiovascular diseases or development of different types of cancer. Obesity is determined by an imbalance of energy intake vs utilisation. The excess of energy is stored as fat in adipocytes, which are the main adipose tissue¿s constituent cells. Adipocytes come from a multipotent subset of mesenchymal stem cells that undergo a process called adipogenesis by which they become mature fat cells. Insulin receptor substrate 2 (IRS2) is involved in adipogenesis, being part of the insulin signalling pathway. It has been demonstrated that adipocyte precursors in IRS2 knockout (KO) mice show an impairment in the differentiation into mature adipocytes. Previous works have described the zinc finger protein 423 (ZNF423) transcription factor as a key factor in white and brown adipocytes commitment and differentiation. Preliminary data suggest that ZNF423 could have a role downstream IRS2 in the insulin signalling pathway. The objective of this work was to study if ZNF423 could play a role in IRS2 KO adipocytes differentiation process, which could lead to the identification of a possible target to rescue their differentiation capabilities. To do that, different experiments were carried out. At first, ZNF423 levels were measured by RT-qPCR in IRS2 KO and control mice in fed and fasted states. In addition, to understand the behaviour of IRS2 and ZNF423 during adipocyte differentiation, 3T3-L1 mouse preadipocytes were infected with lentiviruses carrying constructs for IRS2 overexpression and silencing. The mRNA and protein levels of ZNF423 and other genes of interest were measured by RT-qPCR and western blot, respectively. In addition, morphological analysis of adipocytes was performed by immunofluorescence. The morphological analysis showed that the adipocytes underwent the typical morphological changes expected during adipocyte differentiation. The results of the mouse experiments show that the mRNA expression levels of IRS2 and ZNF423 seem to follow the same pattern. Furthermore, the same could be observed in the silencing experiment in 3T3-L1 cells. This could indicate that ZNF423 is located downstream of IRS2 in the insulin signalling cascade.

This project is related to the following ODS of the agenda 2030: Health and well-being, as it attempts to study the recovery of damaged adipocytes, which could lead to the most common metabolic diseases, obesity and/or diabetes.

[ES] La obesidad es una enfermedad multifactorial cuyo origen es la combinación de factores genéticos y ambientales. Se asocia con una mayor susceptibilidad a padecer otras patologías como diabetes, enfermedades cardiovasculares o el desarrollo de otros tipos diferentes de cáncer. La obesidad se produce por un desequilibrio entre la ingesta de energía y el gasto de esta. El exceso de energía se almacena en forma de grasa en los adipocitos, que son las principales células constituyentes del tejido adiposo. Los adipocitos proceden de un subconjunto multipotente de células madre mesenquimales que experimentan un proceso denominado adipogénesis por el que se convierten en células grasas maduras. El sustrato 2 del receptor de insulina (IRS2) participa en la adipogénesis, formando parte de la ruta de señalización de la insulina. Se ha demostrado que los precursores de adipocitos en ratones knockout (KO) para IRS2 presentan una deficiencia en la diferenciación hacia adipocitos maduros. Estudios previos han descrito el factor de transcripción zinc finger protein 423 (ZNF423) como un factor clave en el compromiso y la diferenciación de los adipocitos blancos y marrones. Datos preliminares sugieren que ZNF423 podría tener un papel aguas abajo de IRS2 en la vía de señalización de la insulina. El objetivo de este trabajo fue estudiar si ZNF423 pudiera formar parte del proceso de diferenciación de adipocitos IRS2 KO, lo que podría llevar a identificar una posible diana para rescatar sus capacidades de diferenciación. Para ello, se llevaron a cabo diferentes experimentos. En primer lugar, se midieron los niveles de ZNF423 mediante RT-qPCR en ratones IRS2 KO y ratones control en estado de alimentación y ayuno. Además, para comprender el comportamiento de IRS2 y ZNF423 durante la diferenciación de los adipocitos se infectaron preadipocitos de ratón 3T3-L1 con lentivirus portadores de constructos para la sobreexpresión o el silenciamiento de IRS2. Los niveles de ARNm y proteína de ZNF423 y otros genes de interés se midieron mediante RT-qPCR y Western Blot, respectivamente. Además, se realizó un análisis morfológico de los adipocitos mediante inmunofluorescencia. El análisis morfológico mostró que los adipocitos experimentaron los cambios morfológicos típicos esperados durante la diferenciación adipocitaria. Los resultados de los experimentos con ratones muestran que los niveles de expresión de ARNm de IRS2 y ZNF423 parecen seguir el mismo patrón. Además, lo mismo pudo observarse en el experimento de silenciamiento en células 3T3-L1. Esto podría indicar que ZNF423 se encuentra aguas abajo de IRS2 en la cascada de señalización de la insulina.

Este trabajo se relaciona con los siguientes ODS de la Agenda 2030: Salud y bienestar, ya que, intenta estudiar la recuperación de adipocitos deteriorados, lo cual podría conducir a padecer las enfermedades metabólicas más comunes, la obesidad y/o diabetes.