Kyle Gaulton, Mark McCarthy, Andrew Morris and colleagues report fine mapping and genomic annotation of 39 established type 2 diabetes susceptibility loci. They find that the set of potential causal variants is enriched for overlap with FOXA2 binding sites in human islet and liver cells, and they show that a likely causal variant near MTNR1B increases FOXA2-bound enhancer activity, providing a molecular mechanism to explain the effect of this locus on disease risk. We performed fine mapping of 39 established type 2 diabetes (T2D) loci in 27,206 cases and 57,574 controls of European ancestry. We identified 49 distinct association signals at these loci, including five mapping in or near KCNQ1. 'Credible sets' of the variants most likely to drive each distinct signal mapped predominantly to noncoding sequence, implying that association with T2D is mediated through gene regulation. Credible set variants were enriched for overlap with FOXA2 chromatin immunoprecipitation binding sites in human islet and liver cells, including at MTNR1B, where fine mapping implicated rs10830963 as driving T2D association. We confirmed that the T2D risk allele for this SNP increases FOXA2-bound enhancer activity in islet- and liver-derived cells. We observed allele-specific differences in NEUROD1 binding in islet-derived cells, consistent with evidence that the T2D risk allele increases islet MTNR1B expression. Our study demonstrates how integration of genetic and genomic information can define molecular mechanisms through which variants underlying association signals exert their effects on disease.

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

Molecular mechanisms underpinning the genetic risk for type 2 diabetes (T2D) remain poorly understood, hindering translation into new therapies. Recently, genome-wide studies identified two coding variants in Peptidylglycine Alpha-amidating Monooxygenase (PAM) associated with T2D risk and measures of beta cell dysfunction. Here, we demonstrate that both risk alleles impact negatively on overall PAM activity, but via distinct effects on expression and catalytic function. In a human beta cell model, PAM silencing caused decreased insulin content and altered dynamics of granule exocytosis. Analysis of primary human beta cells from cadaveric donors confirmed an effect on exocytosis in carriers of the p.D563G T2D-risk allele. Finally, we show that the granular packaging protein Chromogranin A is a PAM substrate and a strong candidate for mediating downstream effects on insulin secretion. Taken together, our results establish a role for PAM in beta cell function, and uncover a novel mechanism for T2D-associated PAM alleles.