Abstract Common single-nucleotide polymorphisms (SNPs) are predicted to collectively explain 40–50% of phenotypic variation in human height, but identifying the specific variants and associated regions requires huge sample sizes 1 . Here, using data from a genome-wide association study of 5.4 million individuals of diverse ancestries, we show that 12,111 independent SNPs that are significantly associated with height account for nearly all of the common SNP-based heritability. These SNPs are clustered within 7,209 non-overlapping genomic segments with a mean size of around 90 kb, covering about 21% of the genome. The density of independent associations varies across the genome and the regions of increased density are enriched for biologically relevant genes. In out-of-sample estimation and prediction, the 12,111 SNPs (or all SNPs in the HapMap 3 panel 2 ) account for 40% (45%) of phenotypic variance in populations of European ancestry but only around 10–20% (14–24%) in populations of other ancestries. Effect sizes, associated regions and gene prioritization are similar across ancestries, indicating that reduced prediction accuracy is likely to be explained by linkage disequilibrium and differences in allele frequency within associated regions. Finally, we show that the relevant biological pathways are detectable with smaller sample sizes than are needed to implicate causal genes and variants. Overall, this study provides a comprehensive map of specific genomic regions that contain the vast majority of common height-associated variants. Although this map is saturated for populations of European ancestry, further research is needed to achieve equivalent saturation in other ancestries.

ABSTRACT Common SNPs are predicted to collectively explain 40-50% of phenotypic variation in human height, but identifying the specific variants and associated regions requires huge sample sizes. Here we show, using GWAS data from 5.4 million individuals of diverse ancestries, that 12,111 independent SNPs that are significantly associated with height account for nearly all of the common SNP-based heritability. These SNPs are clustered within 7,209 non-overlapping genomic segments with a median size of ~90 kb, covering ~21% of the genome. The density of independent associations varies across the genome and the regions of elevated density are enriched for biologically relevant genes. In out-of-sample estimation and prediction, the 12,111 SNPs account for 40% of phenotypic variance in European ancestry populations but only ~10%-20% in other ancestries. Effect sizes, associated regions, and gene prioritization are similar across ancestries, indicating that reduced prediction accuracy is likely explained by linkage disequilibrium and allele frequency differences within associated regions. Finally, we show that the relevant biological pathways are detectable with smaller sample sizes than needed to implicate causal genes and variants. Overall, this study, the largest GWAS to date, provides an unprecedented saturated map of specific genomic regions containing the vast majority of common height-associated variants.

Abstract Western South America was one of the worldwide cradles of civilization. The well known Inca Empire was the tip of the iceberg of a cultural and biological evolutionary process that started 14-11 thousand years ago. Genetic data from 18 Peruvian populations reveal that: (1) The between-population homogenization of the central-southern Andes and its differentiation with respect to Amazonian populations of similar latitudes do not extend northward. Instead, longitudinal gene flow between the northern coast of Peru, Andes and Amazonia accompanied cultural and socioeconomic interactions revealed by archeological studies. This pattern recapitulates the environmental and cultural differentiation between the fertile north, where altitudes are lower; and the arid south, where the Andes are higher, acting as a genetic barrier between the sharply different environments of the Andes and Amazonia (2). The genetic homogenization between the populations of the arid Andes is not only due to migration during the Inca Empire or the subsequent colonial period. It started at least during the earlier expansion of the pre-Inca Wari Empire (600-1000 YBP) (3) This demographic history allowed for cases of positive natural selection in the high and arid Andes vs. the low Amazon tropical forest: in the Andes, HAND2-AS1 (heart and neural crest derivatives expressed 2 antisense RNA1, related with cardiovascular function) and DUOX2 (dual oxidase 2, related to thyroid function and innate immunity) genes; in the Amazon, the gene encoding for the CD45 protein, essential for antigen recognition by T/B lymphocytes in viral-host interaction, consistent with the host-virus arms race hypothesis.

Summary A library of well-characterized human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines from clinically healthy human subjects could serve as a useful resource of normal controls for in vitro human development, disease modeling, genotype-phenotype association studies, and drug response evaluation. We report generation and extensive characterization of a gender-balanced, racially/ethnically diverse library of hiPSC lines from 40 clinically healthy human individuals who range in age from 22-61. The hiPSCs match the karyotype and short tandem repeat identity of their parental fibroblasts, and have a transcription profile characteristic of pluripotent stem cells. We provide whole genome sequencing data for one hiPSC clone from each individual, genomic ancestry determination, and analysis of Mendelian disease genes and risks. We document similar transcriptomic profiles, single-cell RNA-seq derived cell clusters and physiology of cardiomyocytes differentiated from multiple independent hiPSC lines. This extensive characterization makes this hiPSC library a valuable resource for many studies on human biology.

Admixed populations are a resource to study the global genetic architecture of complex phenotypes, which is critical, considering that non-European populations are severely under-represented in genomic studies. Leveraging admixture in Brazilians, whose chromosomes are mosaics of fragments of Native American, European and African origins, we used genome-wide data to perform admixture mapping/fine-mapping of Body Mass Index (BMI) in three population-based cohorts from Northeast (Salvador), Southeast (Bambuí) and South (Pelotas) of the country. We found significant associations with African-associated alleles in children from Salvador (PALD1 and ZMIZ1 genes), and in young adults from Pelotas (NOD2 and MTUS2 genes). More importantly, in Pelotas, rs114066381, mapped in a potential regulatory region, is significantly associated only in females (p= 2.76 e-06). This variant is very rare in Europeans but with frequencies of ~3% in West Africa, and has a strong female-specific effect (95%CI: 2.32-5.65 kg/m2 per each A allele). We confirmed this sex-specific association and replicated its strong effect for an adjusted fat-mass index in the same Pelotas cohort, and for BMI in another Brazilian cohort from São Paulo (Southeast Brazil). A meta-analysis confirmed the significant association. Remarkably, we observed that while the frequency of rs114066381-A allele ranges from 0.8 to 2.1% in the studied populations, it attains ~9% among morbidly obese women from Pelotas, São Paulo, and Bambuí. The effect size of rs114066381 is at least five-times the effect size of the FTO SNPs rs9939609 and rs1558902, already emblematic for their high effects, and for which we replicated associations in Pelotas. We demonstrate how, after a decade of GWAS mostly performed in European-ancestry populations, non-European and admixed populations are a source of new relevant phenotype-associated genetic variants.

The Transatlantic Slave Trade transported more than 9 million Africans to the Americas between the early 16th and the mid-19th centuries. We performed genome-wide analysis of 6,267 individuals from 22 populations and observed an enrichment in West-African ancestry in northern latitudes of the Americas, whereas South/East African ancestry is more prevalent in southern South-America. This pattern results from distinct geographic and geopolitical factors leading to population differentiation. However, we observed a decrease of 68% in the African gene pool between-population diversity within the Americas when compared to the regions of origin from Africa, underscoring the importance of historical factors favoring admixture between individuals with different African origins in the New World. This is consistent with the excess of West-Central Africa ancestry (the most prevalent in the Americas) in the US and Southeast-Brazil, respect to historical-demography expectations. Also, in most of the Americas, admixture intensification occurred between 1,750 and 1,850, which correlates strongly with the peak of arrivals from Africa. This study contributes with a population genetics perspective to the ongoing social, cultural and political debate regarding ancestry, race, and admixture in the Americas.