C/EBP homologous protein (CHOP) is a transcription factor that is elevated in adipose tissue across many models of diabetes and metabolic stress. Although increased CHOP levels are associated with the terminal response to endoplasmic reticulum stress and apoptosis, there is no evidence for CHOP mediated apoptosis in the adipose tissue during diabetes. CHOP protein levels increase in parallel with protein succination, a fumarate derived cysteine modification, in the adipocyte during metabolic stress. We investigated the factors contributing to sustained CHOP proteins levels in the adipocyte, with an emphasis on the regulation of CHOP protein turnover by metabolite-driven modification of Keap1 cysteines. CHOP protein stability was investigated in conditions of nutrient stress due to high glucose or elevated fumarate (fumarase knockdown model); where cysteine succination is specifically elevated. CHOP protein turnover is significantly reduced in models of elevated glucose and fumarate with a ~30% increase in CHOP stability (p > 0.01), in part due to decreased CHOP phosphorylation. Sustained CHOP levels occur in parallel with elevated heme-oxygenase-1, a production of increased Nrf2 transcriptional activity and Keap1 modification. While Keap1 is directly succinated in the presence of excess fumarate derived from genetic knockdown of fumarase (fumarate levels are elevated >20-fold), it is the oxidative modification of Keap1 that predominates in adipocytes matured in high glucose (fumarate increases 4-5 fold). Elevated fumarate indirectly regulates CHOP stability through the induction of oxidative stress. The antioxidant N-acetylcysteine (NAC) reduces fumarate levels, protein succination and CHOP levels in adipocytes matured in high glucose. Elevated CHOP does not contribute elevated apoptosis in adipocytes, but plays a redox-dependent role in decreasing the adipocyte secretion of interleukin-13, an anti-inflammatory chemokine. NAC treatment restores adipocyte IL-13 secretion, confirming the redox-dependent regulation of a potent anti-inflammatory eotaxin. This study demonstrates that physiological increases in the metabolite fumarate during high glucose exposure contributes to the presence of oxidative stress and sustained CHOP levels in the adipocyte during diabetes. The results reveal a novel metabolic link between mitochondrial metabolic stress and reduced anti-inflammatory adipocyte signaling as a consequence of reduced CHOP protein turnover.

中文翻译：

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富马酸酯和氧化应激协同作用，以促进脂肪细胞中C / EBP同源蛋白的稳定性。

C / EBP同源蛋白（CHOP）是在许多糖尿病和代谢应激模型中的脂肪组织中升高的转录因子。尽管CHOP水平升高与对内质网应激和细胞凋亡的终末反应有关，但尚无证据表明糖尿病期间CHOP介导的脂肪组织细胞凋亡。在代谢压力期间，脂肪细胞中的CHOP蛋白水平与琥珀酸（富马酸酯衍生的半胱氨酸修饰）蛋白琥珀酸平行增加。我们调查了脂肪细胞中持续CHOP蛋白质水平的影响因素，重点是通过代谢物驱动的Keap1半胱氨酸修饰CHOP蛋白质周转率。在高葡萄糖或富马酸盐升高引起的营养胁迫条件下，研究了CHOP蛋白的稳定性（富马酶敲低模型）；半胱氨酸琥珀酸含量特别升高的地方。在葡萄糖和富马酸升高的模型中，CHOP蛋白的转化显着减少，CHOP稳定性提高了约30％（p> 0.01），部分原因是CHOP磷酸化降低。持续的CHOP水平与血红素加氧酶-1升高，Nrf2转录活性增加和Keap1修饰产生平行。虽然Keap1在富马酸盐的基因敲除中产生的富马酸盐过量的情况下直接被琥珀酸化（富马酸盐水平升高> 20倍），但Keap1的氧化修饰在高葡萄糖成熟的脂肪细胞中占主导（富马酸盐增加4-5倍） ）。富马酸盐的升高通过诱导氧化应激间接调节CHOP的稳定性。抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）降低了富马酸酯的含量，高糖条件下成熟的脂肪细胞中蛋白质的琥珀酸化和CHOP水平升高。升高的CHOP不会导致脂肪细胞凋亡增加，但在减少抗炎趋化因子白细胞介素13的脂肪细胞分泌中起氧化还原依赖性作用。NAC治疗可恢复脂肪细胞IL-13的分泌，从而证实了强效抗炎趋化因子的氧化还原依赖性调节。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于CHOP蛋白转换减少所致。升高的CHOP不会导致脂肪细胞凋亡增加，但在减少抗炎趋化因子白细胞介素13的脂肪细胞分泌中起氧化还原依赖性作用。NAC治疗可恢复脂肪细胞IL-13的分泌，从而证实了强效抗炎趋化因子的氧化还原依赖性调节。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于CHOP蛋白转换减少所致。升高的CHOP不会导致脂肪细胞凋亡增加，但在减少抗炎趋化因子白细胞介素13的脂肪细胞分泌中起氧化还原依赖性作用。NAC治疗可恢复脂肪细胞IL-13的分泌，从而证实了强效抗炎趋化因子的氧化还原依赖性调节。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于CHOP蛋白转换减少所致。但在减少抗炎趋化因子白细胞介素13的脂肪细胞分泌中起氧化还原依赖性作用。NAC治疗可恢复脂肪细胞IL-13的分泌，从而证实了强效抗炎趋化因子的氧化还原依赖性调节。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于CHOP蛋白转换减少所致。但在减少抗炎趋化因子白细胞介素13的脂肪细胞分泌中起氧化还原依赖性作用。NAC治疗可恢复脂肪细胞IL-13的分泌，从而证实了强效抗炎趋化因子的氧化还原依赖性调节。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于减少了CHOP蛋白更新的结果。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于减少了CHOP蛋白更新的结果。这项研究表明，高糖暴露期间富马酸代谢产物的生理增加有助于糖尿病期间脂肪细胞中氧化应激的存在和持续CHOP水平的升高。结果揭示了线粒体代谢应激和减少的抗炎脂肪细胞信号转导之间的新的代谢联系，这是由于减少了CHOP蛋白更新的结果。