Heterozygous missense variant in GLI2 impairs human endocrine pancreas development
Creators
- 1. King's College London
- 2. Charité - Universitätsmedizin Berlin
- 3. Ain Shams University
Description
Missense variants are the most common type of coding genetic variants. Their functional assessment is fundamental for defining any implication in human diseases and may also uncover genes that are essential for human organ development. Here, we apply CRISPR-Cas9 gene editing on human iPSCs to study a heterozygous missense variant in GLI2 identified in two siblings with early-onset and insulin-dependent diabetes of unknown cause. GLI2 is a primary mediator of the Hedgehog pathway, which regulates pancreatic β-cell development in mice. However, neither mutations in GLI2 nor Hedgehog dysregulation have been reported as cause or predisposition to diabetes. We establish and study a set of isogenic iPSC lines harbouring the missense variant for their ability to differentiate into pancreatic β-like cells. Interestingly, iPSCs carrying the missense variant show altered GLI2 transcriptional activity and impaired differentiation of pancreatic progenitors into endocrine cells. RNASeq and network analyses unveil a crosstalk between Hedgehog and WNT pathways, with the dysregulation of non-canonical WNT signaling in pancreatic progenitors carrying the GLI2 missense variant. Collectively, our findings underscore an essential role for GLI2 in human endocrine development and identify a gene variant that may lead to diabetes.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
المتغيرات الضائعة هي النوع الأكثر شيوعًا من المتغيرات الوراثية المشفرة. يعد تقييمهم الوظيفي أمرًا أساسيًا لتحديد أي تورط في الأمراض البشرية وقد يكشف أيضًا عن الجينات الضرورية لتطور الأعضاء البشرية. هنا، نطبق تعديل الجينات CRISPR - Cas9 على iPSCs البشرية لدراسة متغير خاطئ الزيجوت في GLI2 تم تحديده في شقيقين مصابين بداء السكري المبكر والمعتمد على الأنسولين لسبب غير معروف. GLI2 هو الوسيط الأساسي لمسار القنفذ، الذي ينظم نمو خلايا بيتا في البنكرياس لدى الفئران. ومع ذلك، لم يتم الإبلاغ عن أي طفرات في GLI2 أو خلل تنظيم القنفذ كسبب أو استعداد لمرض السكري. نقوم بإنشاء ودراسة مجموعة من خطوط iPSC متساوية المنشأ التي تؤوي المتغير الخاطئ لقدرتها على التمايز إلى خلايا شبيهة بالبنكرياس β. ومن المثير للاهتمام، أن iPSCs التي تحمل المتغير الخاطئ تظهر نشاط نسخ GLI2 وتضعف تمايز أسلاف البنكرياس إلى خلايا الغدد الصماء. تكشف تحليلات RNASeq والشبكة عن تقاطع بين مسارات القنفذ و WNT، مع خلل في تنظيم إشارات WNT غير الكنسية في أسلاف البنكرياس التي تحمل متغير خطأ GLI2. بشكل جماعي، تؤكد النتائج التي توصلنا إليها على دور أساسي لـ GLI2 في تطوير الغدد الصماء البشرية وتحديد المتغير الجيني الذي قد يؤدي إلى مرض السكري.Translated Description (French)
Les variants faux-sens sont le type le plus courant de variants génétiques codants. Leur évaluation fonctionnelle est fondamentale pour définir toute implication dans les maladies humaines et peut également révéler des gènes essentiels au développement des organes humains. Ici, nous appliquons l'édition du gène CRISPR-Cas9 sur des CSPi humains pour étudier une variante hétérozygote faux-sens dans GLI2 identifiée chez deux frères et sœurs atteints de diabète précoce et insulino-dépendant de cause inconnue. GLI2 est un médiateur principal de la voie Hedgehog, qui régule le développement des cellules β pancréatiques chez la souris. Cependant, ni les mutations de GLI2 ni la dérégulation Hedgehog n'ont été rapportées comme cause ou prédisposition au diabète. Nous établissons et étudions un ensemble de lignées isogéniques iPSC abritant la variante faux-sens pour leur capacité à se différencier en cellules pancréatiques de type β. Fait intéressant, les CSPi portant la variante faux-sens montrent une activité transcriptionnelle altérée de GLI2 et une différenciation altérée des progéniteurs pancréatiques en cellules endocrines. Les analyses RNASeq et réseau révèlent une diaphonie entre les voies Hedgehog et WNT, avec la dérégulation de la signalisation WNT non canonique chez les progéniteurs pancréatiques porteurs du variant faux-sens GLI2. Collectivement, nos résultats soulignent un rôle essentiel de GLI2 dans le développement endocrinien humain et identifient une variante génétique pouvant conduire au diabète.Translated Description (Spanish)
Las variantes sin sentido son el tipo más común de variantes genéticas codificantes. Su evaluación funcional es fundamental para definir cualquier implicación en enfermedades humanas y también puede descubrir genes que son esenciales para el desarrollo de órganos humanos. Aquí, aplicamos la edición del gen CRISPR-Cas9 en iPSC humanas para estudiar una variante heterocigótica de sentido erróneo en GLI2 identificada en dos hermanos con diabetes de inicio temprano y dependiente de insulina de causa desconocida. GLI2 es un mediador primario de la vía Hedgehog, que regula el desarrollo de células β pancreáticas en ratones. Sin embargo, ni las mutaciones en GLI2 ni la desregulación de Hedgehog se han reportado como causa o predisposición a la diabetes. Establecemos y estudiamos un conjunto de líneas de iPSC isogénicas que albergan la variante de sentido erróneo por su capacidad para diferenciarse en células pancreáticas de tipo β. Curiosamente, las iPSC que portan la variante de sentido erróneo muestran una actividad transcripcional de GLI2 alterada y una diferenciación alterada de progenitores pancreáticos en células endocrinas. RNASeq y los análisis de red revelan una diafonía entre las vías Hedgehog y WNT, con la desregulación de la señalización WNT no canónica en progenitores pancreáticos que portan la variante de sentido erróneo GLI2. En conjunto, nuestros hallazgos subrayan un papel esencial para GLI2 en el desarrollo endocrino humano e identifican una variante genética que puede conducir a la diabetes.Files
s41467-024-46740-8.pdf.pdf
Files
(3.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:844af0cf84302445de40b2d8ff916167
|
3.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- متغير اللزوجة غير المتجانسة في GLI2 يضعف نمو بنكرياس الغدد الصماء البشري
- Translated title (French)
- La variante hétérozygote faux-sens dans GLI2 altère le développement du pancréas endocrinien humain
- Translated title (Spanish)
- La variante heterocigótica sin sentido en GLI2 afecta el desarrollo del páncreas endocrino humano
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4393006250
- DOI
- 10.1038/s41467-024-46740-8
References
- https://openalex.org/W1512341021
- https://openalex.org/W1785629757
- https://openalex.org/W1992106677
- https://openalex.org/W1993209089
- https://openalex.org/W1994452395
- https://openalex.org/W1996118998
- https://openalex.org/W1997889647
- https://openalex.org/W2030294791
- https://openalex.org/W2032472678
- https://openalex.org/W2036264366
- https://openalex.org/W2044950123
- https://openalex.org/W2051207940
- https://openalex.org/W2054872346
- https://openalex.org/W2060348022
- https://openalex.org/W2082574041
- https://openalex.org/W2096547892
- https://openalex.org/W2123106337
- https://openalex.org/W2127472285
- https://openalex.org/W2130410032
- https://openalex.org/W2138979073
- https://openalex.org/W2142986021
- https://openalex.org/W2144155263
- https://openalex.org/W2147341595
- https://openalex.org/W2148890861
- https://openalex.org/W2159675211
- https://openalex.org/W2167419379
- https://openalex.org/W2197112208
- https://openalex.org/W2258942938
- https://openalex.org/W2465180814
- https://openalex.org/W2507528796
- https://openalex.org/W2511664679
- https://openalex.org/W2587217886
- https://openalex.org/W2587633981
- https://openalex.org/W2593974723
- https://openalex.org/W2596992715
- https://openalex.org/W2614924988
- https://openalex.org/W2745506416
- https://openalex.org/W2788334722
- https://openalex.org/W2809123347
- https://openalex.org/W2899513798
- https://openalex.org/W2904558604
- https://openalex.org/W2910492785
- https://openalex.org/W2940440662
- https://openalex.org/W2944418523
- https://openalex.org/W2946618087
- https://openalex.org/W2974882983
- https://openalex.org/W2979723209
- https://openalex.org/W2986331513
- https://openalex.org/W2991425650
- https://openalex.org/W3029661147
- https://openalex.org/W3080447055
- https://openalex.org/W3182615722
- https://openalex.org/W3193636343
- https://openalex.org/W4214590011
- https://openalex.org/W4223420935
- https://openalex.org/W4225254123
- https://openalex.org/W4234853498
- https://openalex.org/W4286586972
- https://openalex.org/W4306989337