We performed the largest genome-wide association study of PD to date, involving the analysis of 7.8M SNPs in 37.7K cases, 18.6K UK Biobank proxy-cases, and 1.4M controls. We identified 90 independent genome-wide significant signals across 78 loci, including 38 independent risk signals in 37 novel loci. These variants explained 26-36% of the heritable risk of PD. Tests of causality within a Mendelian randomization framework identified putatively causal genes for 70 risk signals. Tissue expression enrichment analysis suggested that signatures of PD loci were heavily brain-enriched, consistent with specific neuronal cell types being implicated from single cell expression data. We found significant genetic correlations with brain volumes, smoking status, and educational attainment. In sum, these data provide the most comprehensive understanding of the genetic architecture of PD to date by revealing many additional PD risk loci, providing a biological context for these risk factors, and demonstrating that a considerable genetic component of this disease remains unidentified.

Background: Parkinson's disease (PD) is a genetically heterogeneous condition; both single nucleotide variants (SNVs) and copy number variants (CNVs) are important genetic risk factors. We examined the utility of combining exome sequencing and genome-wide array-based comparative genomic hybridization (aCGH) for identification of PD genetic risk factors. Methods: We performed exome sequencing on 110 subjects with PD and a positive family history; 99 subjects were also evaluated using genome-wide aCGH. We interrogated exome sequencing and array comparative genomic hybridization data for pathogenic SNVs and CNVs at Mendelian PD gene loci. SNVs were confirmed via Sanger sequencing. CNVs were confirmed with custom-designed high-density aCGH, droplet digital PCR, and breakpoint sequencing. Results: Using exome sequencing, we discovered individuals with known pathogenic single nucleotide variants in GBA (p.E365K, p.T408M, p.N409S, p.L483P) and LRRK2 (p.R1441G and p.G2019S). Two subjects were each double heterozygotes for variants in GBA and LRRK2 . Based on aCGH, we additionally discovered cases with an SNCA duplication and heterozygous intragenic GBA deletion. Five additional subjects harbored both SNVs (p.N52fs, p.T240M, p.P437L, p.W453*) and likely disrupting CNVs at the PARK2 locus, consistent with compound heterozygosity. In nearly all cases, breakpoint sequencing revealed microhomology, a mutational signature consistent with CNV formation due to DNA replication errors. Conclusions: Integrated exome sequencing and aCGH yielded a genetic diagnosis in 19.3% of our familial PD cohort. Our analyses highlight potential mechanisms for SNCA and PARK2 CNV formation, uncover multilocus pathogenic variation, and identify novel SNVs and CNVs for further investigation as potential PD risk alleles.

Abstract OBJECTIVE To discover genetic determinants of Parkinson disease (PD) motor subtypes, including Tremor Dominant (TD) and Postural Instability/Gait Difficulty (PIGD) forms. METHODS In 3,212 PD cases of European ancestry, we performed a genome-wide association study (GWAS) examining two complementary outcome traits derived from the Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS), including dichotomous motor subtype (TD vs. PIGD) or a continuous tremor / PIGD score ratio. Logistic or linear regression models were adjusted for sex, age of onset, disease duration, and 5 ancestry principal components, followed by meta-analysis. RESULTS Among 71 established PD risk variants, we detected multiple suggestive associations with PD motor subtype, including GPNMB ( rs199347 , p subtype = 0.01, p ratio = 0.03), SH3GL2 ( rs10756907 , p subtype = 0.02, p ratio = 0.01), HIP1R ( rs10847864 , p subtype = 0.02), RIT2 ( rs12456492 , p subtype = 0.02), and FBRSL1 ( rs11610045 , p subtype = 0.02). A PD genetic risk score integrating all 71 PD risk variants was also associated with subtype ratio (p = 0.026, ß = −0.04, 95% CI = −0.07, 0). Based on top results of our GWAS, we identify a novel suggestive association at the STK32B locus (rs2301857, p ratio = 6.6×10 −7 ), which harbors an independent risk allele for essential tremor. CONCLUSIONS Multiple PD risk alleles may also modify clinical manifestations to influence PD motor subtype. The discovery of a novel variant at STK32B suggests a possible overlap between genetic risk for essential tremor and tremor-dominant PD.