The global rise in obesity has revitalized a search for genetic and epigenetic factors underlying the disease. We present a Drosophila model of paternal-diet-induced intergenerational metabolic reprogramming (IGMR) and identify genes required for its encoding in offspring. Intriguingly, we find that as little as 2 days of dietary intervention in fathers elicits obesity in offspring. Paternal sugar acts as a physiological suppressor of variegation, desilencing chromatin-state-defined domains in both mature sperm and in offspring embryos. We identify requirements for H3K9/K27me3-dependent reprogramming of metabolic genes in two distinct germline and zygotic windows. Critically, we find evidence that a similar system may regulate obesity susceptibility and phenotype variation in mice and humans. The findings provide insight into the mechanisms underlying intergenerational metabolic reprogramming and carry profound implications for our understanding of phenotypic variation and evolution.

Chromatin immunoprecipitation followed by deep sequencing (ChIP-seq) is an invaluable tool for mapping chromatin-associated proteins. However, sample preparation is still a largely individual and labor-intensive process that hinders assay throughput and comparability. Here, we present a novel method for ultra-parallelized high-throughput ChIP-seq that addresses the aforementioned problems. The method, called RELACS (Restriction Enzyme-based Labeling of Chromatin in Situ), employs barcoding of chromatin within intact nuclei extracted from different sources (e.g. tissues, treatments, time points). Barcoded nuclei are pooled and processed within the same ChIP, for maximal comparability and significant workload reduction. The choice of user-friendly, straightforward, enzymatic steps for chromatin fragmentation and barcoding makes RELACS particularly suitable for implementation large-scale clinical studies and scarce samples. RELACS can generate ChIP-seq libraries from hundreds of samples within three days and with less than 1000 cells per sample.

Chromatin is the physical template that stabilizes and specifies transcriptional programs. To date, it remains largely unclear to what extent chromatin machinery contributes to the susceptibility and progression of complex diseases. Here, we combined deep epigenome mapping with single cell transcriptomics to mine for evidence of chromatin dysregulation in type-2 diabetes. We identify two chromatin-state signatures that track the trajectory of β-cell dysfunction in mice and humans: ectopic activation of bivalent Polycomb-domains and a loss of expression at a subclass of highly active domains containing key lineage-defining genes. β-cell specific deletion of Polycomb (Eed/PRC2) triggers parallel transcriptional signatures. Intriguingly, these β-cell Eed-knockouts also exhibit highly penetrant hyperglycemia-independent dedifferentiation indicating that Polycomb dysregulation sensitizes the β-cell for dedifferentiation. These findings provide novel resources for exploring transcriptional and epigenetic control of β-cell (dys)function. They identify PRC2 as necessary for longterm maintenance of β-cell identity. The data suggest a two-hit model for loss of β-cell identity in diabetes and highlight epigenetic therapeutic potential to block dedifferentiation.