Loss of functional $\beta$-cell mass is an essential feature of type 2 diabetes, and recent studies indicate that $\beta$-cell dedifferentiation can result in the loss of functional $\beta$-cell mass. However, the mechanism underlying this $\beta$-cell dedifferentiation has not yet been elucidated. Here, we demonstrate a novel function of PRMT1 in maintaining mature $\beta$-cell function and identity. Prmt1 knock-out in fetal and adult $\beta$-cells induced diabetes which was aggravated by high fat diet-induced metabolic stress. Deletion of Prmt1 in adult $\beta$-cells resulted in the immediate loss of histone H4 arginine 3 asymmetric di-methylation (H4R3me2a) and the subsequent dedifferentiation of $\beta$-cells. The expression of genes involved in mature $\beta$-cell function and identity were robustly downregulated as soon as Prmt1 deletion was induced in adult $\beta$-cells, revealing the early feature of $\beta$-cell dedifferentiation. ChIP-seq and ATAC-seq analyses revealed that PRMT1-dependent H4R3me2a increases chromatin accessibility at the binding sites for CTCF and $\beta$-cell transcription factors. In addition, PRMT1-dependent open chromatin regions show a strong association with the risk of diabetes in humans. In conclusion, our results indicate that PRMT1 plays an essential role in maintaining $\beta$-cell identity by regulating chromatin accessibility.
단백질 아르기닌 메틸화효소 1은 포유 동물 세포에서 단백질 번역 후 변형에 관여하는 주요한 효소로서, 세포 대사와 신호전달에 중요한 단백질로 보고되었다. 본 연구에서는 단백질 아르기닌 메틸화효소 1이 췌장 베타세포의 기능 및 특성 유지에 필수적인 역할을 담당함을 유전자 결여 생쥐 모델을 이용하여 확인하였다. 췌장 베타세포에서 단백질 아르기닌 메틸화효소 1이 결여된 생쥐는 췌장 베타세포의 탈분화 및 기능 부전으로 인해 내당능 장애가 발생하였으며, 고지방 식이를 장기간 섭취할 경우 베타세포의 역분화까지 유도됨을 조직학적으로 확인하였다. 또한, 단백질 아르기닌 메틸화효소 1이 결여된 췌장 베타세포에서의 후성유전체 및 전사체 분석을 통하여 단백질 아르기닌 메틸화효소 1이 히스톤 메틸화를 통해 췌장 베타세포의 염색질 구조를 유지하고, 이를 통해 췌장 베타세포의 기능 및 특성 유지에 필수적인 유전자 발현을 촉진함을 확인하였다.
