Summary Metabolic dysregulation in multiple tissues alters glucose homeostasis and influences risk for type 2 diabetes (T2D). To identify pathways and tissues influencing T2D-relevant glycemic traits (fasting glucose [FG], fasting insulin [FI], two-hour glucose [2hGlu] and glycated hemoglobin [HbA1c]), we investigated associations of exome-array variants in up to 144,060 individuals without diabetes of multiple ancestries. Single-variant analyses identified novel associations at 21 coding variants in 18 novel loci, whilst gene-based tests revealed signals at two genes, TF (HbA1c) and G6PC (FG, FI). Pathway and tissue enrichment analyses of trait-associated transcripts confirmed the importance of liver and kidney for FI and pancreatic islets for FG regulation, implicated adipose tissue in FI and the gut in 2hGlu, and suggested a role for the non-endocrine pancreas in glucose homeostasis. Functional studies demonstrated that a novel FG/FI association at the liver-enriched G6PC transcript was driven by multiple rare loss-of-function variants. The FG/HbA1c-associated, islet-specific G6PC2 transcript also contained multiple rare functional variants, including two alleles within the same codon with divergent effects on glucose levels. Our findings highlight the value of integrating genomic and functional data to maximize biological inference. Highlights 23 novel coding variant associations (single-point and gene-based) for glycemic traits 51 effector transcripts highlighted different pathway/tissue signatures for each trait The exocrine pancreas and gut influence fasting and 2h glucose, respectively Multiple variants in liver-enriched G6PC and islet-specific G6PC2 influence glycemia

Abstract HNF4A and HNF1A encode transcription factors that are important for the development and function of the pancreas and liver. Mutations in both genes have been directly linked to Maturity Onset Diabetes of the Young (MODY) and type 2 diabetes (T2D) risk. To better define the pleiotropic gene regulatory roles of HNF4A and HNF1A, we generated a comprehensive genome-wide map of their binding targets in pancreatic and hepatic cells using ChIP-Seq. HNF4A was found to bind and regulate known ( ACY3 , HAAO, HNF1A , MAP3K11 ) and previously unidentified ( ABCD3 , CDKN2AIP , USH1C , VIL1 ) loci in a tissue-dependent manner. Functional follow-up highlighted a potential role for HAAO and USH1C as regulators of beta cell function. Unlike the loss-of-function HNF4A/MODY1 variant I271fs, the T2D-associated HNF4A variant (rs1800961) was found to activate AKAP1 , GAD2 and HOPX gene expression, potentially due to changes in DNA-binding affinity. We also found HNF1A to bind to and regulate GPR39 expression in beta cells. Overall, our studies provide a rich resource for uncovering downstream molecular targets of HNF4A and HNF1A that may contribute to beta cell or hepatic cell (dys)function, and set up a framework for gene discovery and functional validation.

Genome-wide association studies for glycemic traits have identified hundreds of loci associated with these biomarkers of glucose homeostasis. Despite this success, the challenge remains to link variant associations to genes, and underlying biological pathways.