Abstract GWAS have identified more than 700 genetic signals associated with type 2 diabetes (T2D). To gain insight into the underlying molecular mechanisms, we created the Translational human pancreatic Islet Genotype tissue-Expression Resource (TIGER), aggregating >500 human islet RNA-seq and genotyping datasets. We imputed genotypes using 4 reference panels and meta-analyzed cohorts to improve coverage of expression quantitative trait loci (eQTL) and developed a method to combine allele-specific expression across samples (cASE). We identified >1 million islet eQTLs (56% novel), of which 53 colocalize with T2D signals (60% novel). Among them, a low-frequency allele that reduces T2D risk by half increases CCND2 expression. We identified 8 novel cASE colocalizations, among which an SLC30A8 T2D associated variant. We make all the data available through the open-access TIGER portal ( http://tiger.bsc.es ), which represents a comprehensive human islet genomic data resource to elucidate how genetic variation affects islet function and translate this into therapeutic insight and precision medicine for T2D.

ABSTRACT Despite the central role of chromosomal context in gene transcription, human noncoding DNA variants are generally studied outside of their endogenous genomic location. This poses major limitations to understand the true consequences of causal regulatory variants. We focused on a cis-regulatory mutation (c.-331C>G) in the INS gene promoter that is recurrently mutated in unrelated patients with recessive neonatal diabetes. We created mice in which a ~3.1 kb human INS upstream region carrying −331C or −331G alleles replaced the orthologous mouse Ins2 region. This human sequence drove cell-specific transcription in mice. It also recapitulated poised chromatin during pancreas development and active chromatin in differentiated β-cells. The c.-331C>G mutation, however, blocked active chromatin formation in differentiated b-cells. We further show that another neonatal diabetes gene product, GLIS3, had a singular pioneer-like ability to activate INS chromatin in non-pancreatic cells, which was hampered by the c.-331C>G mutation. This in vivo analysis of human regulatory defects, therefore, uncovered cis and trans components of a mechanism that is essential to activate the endogenous INS gene.

Background: Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disorder leading to premature death. Rare genetic variants contribute to disease etiology but the contribution of common genetic variation to disease risk and outcome remains poorly characterized. Methods: We performed two separate genome-wide association studies of PAH using data across 11,744 European-ancestry individuals (including 2,085 patients), one with genotypes from 5,895 whole genome sequences and another with genotyping array data from 5,849 further samples. Cross-validation of loci reaching genome-wide significance was sought by meta-analysis. We functionally annotated associated variants and tested associations with duration of survival. Findings: A locus at HLA-DPA1/DPB1 within the class II major histocompatibility (MHC) region and a second near SOX17 were significantly associated with PAH. The SOX17 locus contained two independent signals associated with PAH. Functional and epigenomic data indicate that the risk variants near SOX17 alter gene regulation via an enhancer active in endothelial cells. PAH risk variants determined haplotype-specific enhancer activity and CRISPR-inhibition of the enhancer reduced SOX17 expression. Analysis of median survival showed that PAH patients with two copies of the HLA-DPA1/DPB1 risk variant had a two-fold difference (>16 years versus 8 years), compared to patients homozygous for the alternative allele. Interpretation: We have found that common genetic variation at loci in HLA-DPA1/DPB1 and an enhancer near SOX17 are associated with PAH. Impairment of Sox17 function may be more common in PAH than suggested by rare mutations in SOX17. Allelic variation at HLA-DPB1 stratifies PAH patients for survival following diagnosis, with implications for future therapeutic trial design. Funding: UK NIHR, BHF, UK MRC, Dinosaur Trust, NIH/NHLBI, ERS, EMBO, Wellcome Trust, EU, AHA, ACClinPharm, Netherlands CVRI, Dutch Heart Foundation, Dutch Federation of UMC, Netherlands OHRD and RNAS, German DFG, German BMBF, APH Paris, Inserm, Universite Paris-Sud, and French ANR.

Abstract Pancreatic islets control glucose homeostasis by the balanced secretion of insulin and other hormones, and their abnormal function causes diabetes or hypoglycemia. Here, we uncover a conserved program of alternative microexons included in mRNAs of islet cells, particularly in genes involved in vesicle transport and exocytosis. Islet microexons (IsletMICs) are regulated by the RNA binding protein SRRM3 and represent a subset of the larger neural program that are particularly sensitive to the levels of this regulator. Both SRRM3 and IsletMICs are induced by elevated glucose levels, and depletion of SRRM3 in beta cell lines and mouse islets, or repression of particular IsletMICs using antisense oligonucleotides, leads to inappropriate insulin secretion. Consistently, SRRM3 mutant mice display defects in islet cell identity and function, leading to hyperinsulinemic hypoglycemia. Importantly, human genetic variants that influence SRRM3 expression and IsletMIC inclusion in islets are associated with fasting glucose variation and type 2 diabetes risk.

Background: Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disorder leading to premature death. Rare genetic variants contribute to disease etiology but the contribution of common genetic variation to disease risk and outcome remains poorly characterized. Methods: We performed two separate genome-wide association studies of PAH using data across 11,744 European-ancestry individuals (including 2,085 patients), one with genotypes from 5,895 whole genome sequences and another with genotyping array data from 5,849 further samples. Cross-validation of loci reaching genome-wide significance was sought by meta-analysis. We functionally annotated associated variants and tested associations with duration of survival. Findings: A locus at HLA-DPA1/DPB1 within the class II major histocompatibility (MHC) region and a second near SOX17 were significantly associated with PAH. The SOX17 locus contained two independent signals associated with PAH. Functional and epigenomic data indicate that the risk variants near SOX17 alter gene regulation via an enhancer active in endothelial cells. PAH risk variants determined haplotype-specific enhancer activity and CRISPR-inhibition of the enhancer reduced SOX17 expression. Analysis of median survival showed that PAH patients with two copies of the HLA-DPA1/DPB1 risk variant had a two-fold difference (>16 years versus 8 years), compared to patients homozygous for the alternative allele. Interpretation: We have found that common genetic variation at loci in HLA-DPA1/DPB1 and an enhancer near SOX17 are associated with PAH. Impairment of Sox17 function may be more common in PAH than suggested by rare mutations in SOX17. Allelic variation at HLA-DPB1 stratifies PAH patients for survival following diagnosis, with implications for future therapeutic trial design. Funding: UK NIHR, BHF, UK MRC, Dinosaur Trust, NIH/NHLBI, ERS, EMBO, Wellcome Trust, EU, AHA, ACClinPharm, Netherlands CVRI, Dutch Heart Foundation, Dutch Federation of UMC, Netherlands OHRD and RNAS, German DFG, German BMBF, APH Paris, Inserm, Universite Paris-Sud, and French ANR.

Abstract Purpose The genetic aetiology of a major fraction of patients with intellectual disability (ID) remains unknown. De novo mutations (DNMs) in protein-coding genes explain up to 40% of cases, but the potential role of regulatory DNMs is still poorly understood. Methods We sequenced 70 whole genomes from 24 ID probands and their unaffected parents and analyzed 30 previously sequenced genomes from exome-negative ID probands. Results We found that DNVs were selectively enriched in fetal brain-specific enhancers that show purifying selection in human population. DNV containing enhancers were associated with genes that show preferential expression in the pre-frontal cortex, have been previously implicated in ID or related disorders, and exhibit intolerance to loss of function variants. DNVs from ID probands preferentially disrupted putative binding sites of neuronal transcription factors, as compared to DNVs from healthy individuals and most showed allele-specific enhancer activity. In addition, we identified recurrently mutated enhancer clusters that regulate genes involved in nervous system development ( CSMD1 , OLFM1 and POU3F3) . Moreover, CRISPR-based perturbation of a DNV-containing enhancer caused CSMD1 overexpression and abnormal expression of neurodevelopmental regulators. Conclusion Our results, therefore, provide new evidence to indicate that DNVs in constrained fetal brain-specific enhancers play a role in the etiology of ID.

SUMMARY Understanding genomic regulatory mechanisms of pancreas differentiation is relevant to the pathophysiology of diabetes mellitus, and to the development of replacement therapies. Numerous transcription factors promote β cell differentiation, although less is known about negative regulators. Earlier epigenomic studies suggested that the transcriptional repressor REST could be a suppressor of endocrine gene programs in the embryonic pancreas. However, pancreatic Rest knock-out mice failed to show increased numbers of endocrine cells, suggesting that REST is not a major regulator of endocrine differentiation. Using a different conditional allele that enables profound REST inactivation, we now observe a marked increase in the formation of pancreatic endocrine cells. REST inhibition also promoted endocrinogenesis in zebrafish and mouse early postnatal ducts, and induced β-cell specific genes in human adult duct-derived organoids. Finally, we define REST genomic programs that suppress pancreatic endocrine differentiation. These results establish a crucial role of REST as a negative regulator of pancreatic endocrine differentiation.

Abstract The Hnf1b -CreER T2 BAC transgenic (Tg(Hnf1b-cre/ERT2)1Jfer) has been used extensively to trace the progeny of pancreatic ducts in developmental, regeneration, or cancer models. Hnf1b -CreER T2 transgenics have been used to show that cells from that form a duct-like plexus in the embryonic pancreas are bipotent duct-endocrine progenitors, whereas adult mouse duct cells are not a common source of β cells in various regenerative settings. The interpretation of such genetic lineage tracing studies is critically dependent on a correct understanding of the cell type specificity of recombinase activity with each reporter system. We have re-examined the performance of Hnf1b -CreER T2 with a Rosa26-RFP reporter transgene. This showed inducible recombination of up to 96% adult duct cells, a much higher efficiency than previously used reporter transgenes. Despite this high duct-cell excision, recombination in α and β cells remained very low, similar to previously used reporters. However, nearly half of somatostatin-expressing δ cells showed reporter activation, which was due to Cre expression in δ cells rather than to duct to δ cell conversions. The high recombination efficiency in duct cells indicates that the Hnf1b -CreER T2 model can be useful for both ductal fate mapping and genetic inactivation studies. The recombination in δ cells does not modify the interpretation of studies that failed to show duct conversions to other cell types, but needs to be considered if this model is used in studies that aim to modify the plasticity of pancreatic duct cells.

Recent studies have uncovered thousands of long non-coding RNAs (lncRNAs) in human pancreatic β cells. β cell lncRNAs are often cell type-specific, and exhibit dynamic regulation during differentiation or upon changing glucose concentrations. Although these features hint at a role of lncRNAs in β cell gene regulation and diabetes, the function of β cell lncRNAs remains largely unknown. In this study, we investigated the function of β cell-specific lncRNAs and transcription factors using transcript knockdowns and co-expression network analysis. This revealed lncRNAs that function in concert with transcription factors to regulate β cell-specific transcriptional networks. We further demonstrate that lncRNA PLUTO affects local three-dimensional chromatin structure and transcription of PDX1, encoding a key β cell transcription factor, and that both PLUTO and PDX1 are downregulated in islets from donors with type 2 diabetes or impaired glucose tolerance. These results implicate lncRNAs in the regulation of β cell-specific transcription factor networks.