ABSTRACT Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a growing epidemic associated with key aspects of metabolic disease such as obesity and diabetes. The first stage of NAFLD is characterized by lipid accumulation in hepatocytes, but this can further progress into non-alcoholic steatohepatitis (NASH), fibrosis or cirrhosis, and hepatocellular carcinoma (HCC). A western diet, high in fats, sugars and cholesterol is linked to NAFLD development. Murine models are often used to experimentally study NAFLD, as they can display similar histopathological features as humans; however, there remains debate on which diet-induced model most appropriately and consistently mimics both human disease progression and pathogenesis. In this study, we performed a side-by-side comparison of two popular diet models of murine NAFLD/NASH and associated HCC: a high fat diet supplemented with 30% fructose water (HFHF) and a western diet high in cholesterol (WDHC), comparing them to a common grain-based chow diet (GBD). Mice on both experimental diets developed liver steatosis, while WDHC-fed mice had greater levels of hepatic inflammation and fibrosis than HFHF-fed mice. In contrast, HFHF-fed mice were more obese and developed more severe metabolic syndrome, with less pronounced liver disease. Despite these differences, WDHC-fed and HFHF-fed mice had similar tumour burdens in a model of diet-potentiated liver cancer. Response to diet and resulting phenotypes were generally similar between sexes, albeit delayed in females. Notably, although metabolic and liver disease phenotypes are often thought to progress in parallel, this study shows that modest differences in diet can significantly uncouple glucose homeostasis and liver damage. In conclusion, long-term feeding of either HFHF or WDHC are reliable methods to induce NASH and diet-potentiated liver cancer in mice of both sexes; however, the choice of diet involves a trade-off between severity of metabolic syndrome and liver damage.

Abstract The loss of pancreatic β-cell identity emerges as an important feature of type 2 diabetes development, but the molecular mechanisms are still elusive. Here, we explore the cell-autonomous role of the cell cycle regulator and transcription factor E2F1 in the maintenance of β-cell identity and insulin secretion. We show that the β-cell-specific loss of E2f1 function in mice triggers glucose intolerance associated with defective insulin secretion, an altered α-to-β-cell ratio, a downregulation of many β-cell genes and a concomitant increase of non-β-cell markers. Mechanistically, the epigenomic profiling of non-beta cell upregulated gene promoters identified an enrichment of bivalent H3K4me3/H3K27me3 or H3K27me3 marks. Conversely, downregulated genes were enriched in active chromatin H3K4me3 and H3K27ac histone marks. We find that histone deacetylase inhibitors modulate E2F1 transcriptional and epigenomic signatures associated with these β-cell dysfunctions. Finally, the pharmacological inhibition of E2F transcriptional activity in human islets also impairs insulin secretion and the expression of β-cell identity genes. Our data suggest that E2F1 is critical for maintaining β-cell identity through a sustained repression of non β-cell transcriptional programs.

In vertebrates, functional motoneurons are defined as differentiated neurons that are connected to a central premotor network and activate peripheral muscle using acetylcholine. Generally, motoneurons and muscles develop simultaneously during embryogenesis. However, during Xenopus metamorphosis, developing limb motoneurons must reach their target muscles through the already established larval cholinergic axial neuromuscular system. Here, we demonstrate that at metamorphosis onset, spinal neurons retrogradely labeled from the emerging hindlimbs initially express neither choline acetyltransferase nor vesicular acetylcholine transporter. Nevertheless, they are positive for the motoneuronal transcription factor Islet1/2 and exhibit intrinsic and axial locomotor-driven electrophysiological activity. Moreover, the early appendicular motoneurons activate developing limb muscles via nicotinic antagonist-resistant, glutamate antagonist-sensitive, neuromuscular synapses. Coincidently, the hindlimb muscles transiently express glutamate, but not nicotinic receptors. Subsequently, both pre- and postsynaptic neuromuscular partners switch definitively to typical cholinergic transmitter signaling. Thus, our results demonstrate a novel context-dependent re-specification of neurotransmitter phenotype during neuromuscular system development.

Abstract Objective The pancreatic islets of Langerhans contain distinct cell subtypes including insulin-producing β cells. Although their cell-specific gene expression pattern defines their identity, the underlying molecular network driving this transcriptional specificity is not fully understood. Among the numerous transcriptional regulators, histone deacetylases (HDAC) enzymes are potent chromatin modifiers which directly regulate gene expression through deacetylation of lysine residues within specific histone proteins. The precise molecular mechanisms underlying HDAC effects on cellular plasticity and β-cell identity are currently unknown. Methods The pharmacological inhibition of HDAC activity by trichostatin A (TSA) was studied in the mouse Min6 and human EndocBH1 cell lines, as well as primary mouse sorted β cells and human pancreatic islets. The molecular and functional effects of treating these complementary β-cell models with TSA was explored at the epigenomic and transcriptomic level through next-generation sequencing of chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays (ChIP-seq) and RNA sequencing (RNA-seq) experiments, respectively. Results We showed that TSA alters insulin secretion associated with β-cell specific transcriptome programming in both mouse and human β-cell lines, as well as on human pancreatic islets. We also demonstrated that this alternative β-cell transcriptional program in response to HDAC inhibition is related to an epigenome-wide remodeling at both promoters and enhancers. Conclusions Taken together, our data indicate that full HDAC activity is required to safeguard the epigenome, to protect against loss of β-cell identity with unsuitable expression of genes associated with alternative cell fates.

Abstract Compromised β-cell function contributes to type 2 diabetes (T2D) development. The glucagon like peptide 1 (Glp-1) has emerged as a hormone with broad pharmacological potential toward T2D treatment, notably by improving β-cell functions. Recent data have shown that the transcription factor E2f1, besides its role as a cell cycle regulator, is involved in glucose homeostasis by modulating β-cell mass, function and identity. Here, we demonstrate a crosstalk between the E2F1, phosphorylation of retinoblastoma protein (pRb) and Glp-1 signaling pathways. We found that β-cell specific E2f1 deficient mice ( E2f1 β−/− ) presented with impaired glucose homeostasis and decreased glucose stimulated-insulin secretion mediated by exendin 4 ( i . e ., GLP1R agonist), which were associated with decreased expression of Glp1r encoding Glp-1 receptor (GLP1R) in E2f1 β−/− pancreatic islets. Decreasing E2F1 transcriptional activity with an E2F inhibitor in islets from nondiabetic humans decreased GLP1R levels and blunted the incretin effect of exendin 4 on insulin secretion. Conversely, overexpressing E2f1 in pancreatic β cells increased Glp1r expression associated with enhanced insulin secretion mediated by GLP1R agonist. Interestingly, kinome analysis of mouse islets demonstrated that an acute treatment with exendin 4 increased pRb phosphorylation and subsequent E2f1 transcriptional activity. This study suggests a molecular crosstalk between the E2F1/pRb and GLP1R signaling pathways that modulates insulin secretion and glucose homeostasis.