Elastic constants for zinc-blende and wurtzite AlN, GaN, and InN are obtained from density-functional-theory calculations utilizing ab initio pseudopotentials and plane-wave expansions. Detailed comparisons are made with the available measured values and with results obtained in previous theoretical studies. These comparisons reveal clear discrepancies between the different sets of elastic constants which are further highlighted by examining derived quantities such as the perpendicular strain in a lattice-mismatched epitaxial film and the change in the wurtzite c/a ratio under hydrostatic pressure. Trends among results for the three compounds are also examined as well as differences between results for the zinc-blende and wurtzite phases.

Semiempirical potentials for silicon, germanium, and their alloys are derived with use of the modified-embedded-atom-method formalism. Following Baskes [Phys. Rev. Lett. 59, 2666 (1987)], it is found that the host electron density which is a linear superposition of atomic densities in the embedded-atom method (EAM) must have an angular modification in order to properly describe the bond-bending forces in the diamond-cubic structure. The angular dependence of this host electron density was found to be in qualitative agreement with the density of a first-principles calculation. As in the EAM, the potential functions are determined by using the measured lattice constants, sublimation energies, elastic constants, and alloying energies of silicon and germanium. In addition, first-principles calculations of structural energies are used. The potentials are used to calculate the energetics and geometrics of point defects, surfaces, metastable structures, and small clusters. In all cases, the calculations have been compared to first-principles calculations and experiment when available. The calculations predict that the vacancy mechanism is the dominant diffusion mechanism in both silicon and germanium. Surface energies and relaxations of the low-index faces of Si and Ge are compared with first-principles calculations.

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 Handedness, a consistent asymmetry in skill or use of the hands, has been studied extensively because of its relationship with language and the over-representation of left-handers in some neurodevelopmental disorders. Using data from the UK Biobank, 23andMe and 32 studies from the International Handedness Consortium, we conducted the world’s largest genome-wide association study of handedness (1,534,836 right-handed, 194,198 (11.0%) left-handed and 37,637 (2.1%) ambidextrous individuals). We found 41 genetic loci associated with left-handedness and seven associated with ambidexterity at genome-wide levels of significance (P < 5×10 −8 ). Tissue enrichment analysis implicated the central nervous system and brain tissues including the hippocampus and cerebrum in the etiology of left-handedness. Pathways including regulation of microtubules, neurogenesis, axonogenesis and hippocampus morphology were also highlighted. We found suggestive positive genetic correlations between being left-handed and some neuropsychiatric traits including schizophrenia and bipolar disorder. SNP heritability analyses indicated that additive genetic effects of genotyped variants explained 5.9% (95% CI = 5.8% – 6.0%) of the underlying liability of being left-handed, while the narrow sense heritability was estimated at 12% (95% CI = 7.2% – 17.7%). Further, we show that genetic correlation between left-handedness and ambidexterity is low (r g = 0.26; 95% CI = 0.08 – 0.43) implying that these traits are largely influenced by different genetic mechanisms. In conclusion, our findings suggest that handedness, like many other complex traits is highly polygenic, and that the genetic variants that predispose to left-handedness may underlie part of the association with some psychiatric disorders that has been observed in multiple observational studies.

Elevated blood pressure is a major risk factor for cardiovascular disease and has a substantial genetic contribution. Genetic variation influencing blood pressure has the potential to identify new pharmacological targets for the treatment of hypertension. To discover additional novel blood pressure loci, we used 1000 Genomes Project-based imputation in 150,134 European ancestry individuals and sought significant evidence for independent replication in a further 228,245 individuals. We report 6 new signals of association in or near HSPB7, TNXB, LRP12, LOC283335, SEPT9 and AKT2, and provide new replication evidence for a further 2 signals in EBF2 and NFKBIA. Combining large whole-blood gene expression resources totaling 12,607 individuals, we investigated all novel and previously reported signals and identified 48 genes with evidence for involvement in BP regulation that are significant in multiple resources. Three novel kidney-specific signals were also detected. These robustly implicated genes may provide new leads for therapeutic innovation.

High blood pressure is the foremost heritable global risk factor for cardiovascular disease. We report the largest genetic association study of blood pressure traits to date (systolic, diastolic, pulse pressure) in over one million people of European ancestry. We identify 535 novel blood pressure loci that not only offer new biological insights into blood pressure regulation but also reveal shared loci influencing lifestyle exposures. Our findings offer the potential for a precision medicine strategy for future cardiovascular disease prevention.

Target identification remains a crucial challenge in drug development. To enable unbiased detection of proteins and pathways that have a causal role in disease pathogenesis or progression, we propose proteome-by-phenome Mendelian Randomisation (P2MR). We first detected genetic variants associated with plasma concentration of 249 proteins. We then used 64 replicated variants in two-sample Mendelian Randomisation to quantify evidence of a causal role for each protein across 846 phenotypes: this yielded 509 robust protein-outcome links. P2MR provides substantial promise for drug target prioritisation. We provide confirmatory evidence for a causal role for the proteins encoded at multiple cardiovascular disease risk loci (FGF5, IL6R, LPL, LTA), and discovered that intestinal fatty acid binding protein (FABP2) contributes to disease pathogenesis. Additionally, we find and replicate evidence for a causal role of tyrosine-protein phosphatase non-receptor type substrate 1 (SHPS1; SIRPA) in schizophrenia. Our results provide specific prediction of the effects of changes of plasma protein concentration on complex phenotypes in humans.