ABSTRACT Coding variants that have significant impact on function can provide insights into the biology of a gene but are typically rare in the population. Identifying and ascertaining the frequency of such rare variants requires very large sample sizes. Here, we present the largest catalog of human protein-coding variation to date, derived from exome sequencing of 985,830 individuals of diverse ancestry to serve as a rich resource for studying rare coding variants. Individuals of African, Admixed American, East Asian, Middle Eastern, and South Asian ancestry account for 20% of this Exome dataset. Our catalog of variants includes approximately 10.5 million missense (54% novel) and 1.1 million predicted loss-of-function (pLOF) variants (65% novel, 53% observed only once). We identified individuals with rare homozygous pLOF variants in 4,874 genes, and for 1,838 of these this work is the first to document at least one pLOF homozygote. Additional insights from the RGC-ME dataset include 1) improved estimates of selection against heterozygous loss-of-function and identification of 3,459 genes intolerant to loss-of-function, 83 of which were previously assessed as tolerant to loss-of-function and 1,241 that lack disease annotations; 2) identification of regions depleted of missense variation in 457 genes that are tolerant to loss-of-function; 3) functional interpretation for 10,708 variants of unknown or conflicting significance reported in ClinVar as cryptic splice sites using splicing score thresholds based on empirical variant deleteriousness scores derived from RGC-ME; and 4) an observation that approximately 3% of sequenced individuals carry a clinically actionable genetic variant in the ACMG SF 3.1 list of genes. We make this important resource of coding variation available to the public through a variant allele frequency browser. We anticipate that this report and the RGC-ME dataset will serve as a valuable reference for understanding rare coding variation and help advance precision medicine efforts.

Importance Atrial fibrillation (AF) has a substantial genetic component. The importance of polygenic risk is well established, while the contribution of rare variants to disease risk warrants characterization in large cohorts. Objective To identify rare predicted loss-of-function (pLOF) variants associated with AF and elucidate their role in risk of AF, cardiomyopathy (CM), and heart failure (HF) in combination with a polygenic risk score (PRS). Design, Setting, and Participants This was a genetic association and nested case-control study. The impact of rare pLOF variants was evaluated on the risk of incident AF. HF and CM were assessed in cause-specific Cox regressions. End of follow-up was July 1, 2022. Data were analyzed from January to October 2023. The UK Biobank enrolled 502 480 individuals aged 40 to 69 years at inclusion in the United Kingdom between March 13, 2006, and October 1, 2010. UK residents of European ancestry were included. Individuals with prior diagnosis of AF were excluded from analyses of incident AF. Exposures Rare pLOF variants and an AF PRS. Main Outcomes and Measures Risk of AF and incident HF or CM prior to and subsequent to AF diagnosis. Results A total of 403 990 individuals (218 489 [54.1%] female) with a median (IQR) age of 58 (51-63) years were included; 24 447 were diagnosed with incident AF over a median (IQR) follow-up period of 13.3 (12.4-14.0) years. Rare pLOF variants in 6 genes ( TTN , RPL3L , PKP2 , CTNNA3 , KDM5B , and C10orf71 ) were associated with AF. Of these, TTN , RPL3L , PKP2 , CTNNA3 , and KDM5B replicated in an external cohort. Combined with high PRS, rare pLOF variants conferred an odds ratio of 7.08 (95% CI, 6.03-8.28) for AF. Carriers with high PRS also had a substantial 10-year risk of AF (16% in female individuals and 24% in male individuals older than 60 years). Rare pLOF variants were associated with increased risk of CM both prior to AF (hazard ratio [HR], 3.13; 95% CI, 2.24-4.36) and subsequent to AF (HR, 2.98; 95% CI, 1.89-4.69). Conclusions and Relevance Rare and common genetic variation were associated with an increased risk of AF. The findings provide insights into the genetic underpinnings of AF and may aid in future genetic risk stratification.

GWAS of erectile dysfunction (ED) in 6,175 cases among 223,805 European men identified one new locus at 6q16.3 (lead variant rs57989773, OR 1.20 per C-allele; p = 5.71×10-14), located between MCHR2 and SIM1. In-silico analysis suggests SIM1 to confer ED risk through hypothalamic dysregulation; Mendelian randomization indicates genetic risk of type 2 diabetes causes ED. Our findings provide novel insights into the biological underpinnings of ED.

Background: Inhibition of sclerostin is a novel therapeutic approach to lowering fracture risk. However, phase III randomised controlled trials (RCTs) of romosozumab, a monoclonal antibody that inhibits sclerostin, suggest an imbalance of serious cardiovascular events. Methods: We used two independent genetic variants (rs7209826 and rs188810925) in SOST (encoding sclerostin) associated with bone mineral density (BMD) as proxies for therapeutic inhibition of sclerostin. We estimated the effects on risk of osteoporosis, fracture, coronary heart disease (CHD) and a further 22 cardiometabolic risk factors and diseases, by combining data from up to 478,967 participants of European ancestry from three prospective cohorts and up to 1,030,836 participants from nine GWAS consortia. In addition, we performed meta-analyses of cardiovascular outcome data from phase III RCTs of romosozumab. Results: Meta-analysis of RCTs identified a higher risk of cardiac ischemic events in patients randomised to romosozumab (25 events among 4,298 individuals; odds ratio [OR] 2.98; 95% confidence interval [CI], 1.18 to 7.55; P=0.017). Scaled to the equivalent dose of romosozumab (210mg/month; 0.09 g/cm2 higher BMD), the SOST variants associated with lower risk of fracture (OR, 0.59; 95% CI, 0.54-0.66; P= 1.4x10-24), and osteoporosis (OR, 0.43; 95% CI, 0.36-0.52; P=2.4x10-18). The SOST variants associated with higher risk of myocardial infarction and/or coronary revascularisation (69,649 cases; OR, 1.18; 95% CI, 1.06-1.32; P=0.003) and type 2 diabetes (OR 1.15; 95% CI, 1.05-1.27; P=0.003), higher systolic blood pressure (1.3mmHg; 95% CI 0.8-1.9; P=5.9x10-6) and waist-to-hip-ratio adjusted for BMI (0.05 SDs; 95% CI, 0.02 to 0.08; P=8.5x10-4). Conclusion: Genetically and therapeutically lowered sclerostin leads to higher risk of cardiovascular events. Rigorous evaluation of the cardiovascular safety of romosozumab and other sclerostin inhibitors is warranted.

Background Hypersensitivity reactions to drugs are often unpredictable and can be life-threatening, underscoring a need for understanding their underlying mechanisms and risk factors. The extent to which germline genetic variation influences the risk of commonly reported drug allergies such as penicillin allergy remains largely unknown.Methods We extracted data from the electronic health records of 52,000 Estonian and 500,000 UK biobank participants to study the role of genetic variation in the occurrence of penicillin hypersensitivity reactions. We used imputed SNP to HLA typing data from up to 22,554 and 488,377 individuals from the Estonian and UK cohorts, respectively, to further fine-map the human leukocyte antigen (HLA) association and replicated our results in two additional cohorts involving a total of 1.14 million individuals.Results Genome-wide meta-analysis of penicillin allergy revealed a significant association located in the HLA region on chromosome 6. The signal was further fine-mapped to the HLA-B*55:01 allele (OR 1.47 95% CI 1.37-1.58, P-value 4.63×10-26) and confirmed by independent replication in two cohorts. The meta-analysis of all four cohorts in the study revealed a strong association of HLA-B*55:01 allele with penicillin allergy (OR 1.33 95% CI 1.29-1.37, P-value 2.23×10-72). In silico follow-up suggests a potential effect on T lymphocytes at HLA-B*55:01.Conclusion We present the first robust evidence for the role of an allele of the major histocompatibility complex (MHC) I gene HLA-B in the occurrence of penicillin allergy.

Obesity traits are causally implicated with risk of cardiometabolic diseases. It remains unclear whether there are similar causal effects of obesity traits on other non-communicable diseases. Also, it is largely unexplored whether there are any sex-specific differences in the causal effects of obesity traits on cardiometabolic diseases and other leading causes of death.We constructed sex-specific genetic risk scores (GRS) for three obesity traits; body mass index (BMI), waist-hip ratio (WHR), and WHR adjusted for BMI, including 565, 324, and 337 genetic variants, respectively. These GRSs were then used as instrumental variables to assess associations between the obesity traits and leading causes of mortality in the UK Biobank using Mendelian randomization. We also investigated associations with potential mediators, including smoking, glycemic and blood pressure traits. Sex-differences were subsequently assessed by Cochran’s Q-test (Phet).A Mendelian randomization analysis of 228,466 women and 195,041 men showed that obesity causes coronary artery disease, stroke (particularly ischemic), chronic obstructive pulmonary disease, lung cancer, type 2 and 1 diabetes mellitus, non-alcoholic fatty liver disease, chronic liver disease, and acute and chronic renal failure. Higher BMI led to higher risk of type 2 diabetes in women than in men (Phet=1.4×10-5). Waist-hip-ratio led to a higher risk of chronic obstructive pulmonary disease (Phet=3.7×10-6) and higher risk of chronic renal failure (Phet=1.0×10-4) in men than women.Obesity traits have an etiological role in the majority of the leading global causes of death. Sex differences exist in the effects of obesity traits on risk of type 2 diabetes, chronic obstructive pulmonary disease, and renal failure, which may have downstream implications for public health.Author summary Obesity is increasing globally and has been linked to major causes of death, such as diabetes and heart disease. Still, the causal effects of obesity on other leading causes of death is relatively unexplored. It is also unclear if any such effects differ between men and women.Mendelian randomization is a method that explores causal relationships between traits using genetic data. Using Mendelian randomization, we investigated the effects of obesity traits on leading causes of death and assessed if any such effects differ between men and women.We found that obesity increases the risks of heart disease, stroke, chronic obstructive pulmonary disease, lung cancer, diabetes, kidney disease, non-alcoholic fatty liver disease and chronic liver disease. Higher body mass index led to a higher risk of type 2 diabetes in women than in men, whereas a higher waist-hip ratio increased risks of chronic obstructive pulmonary disease and chronic kidney disease more in men than in women.In summary, obesity traits are causally involved in the majority of the leading causes of death, and some obesity traits affect disease risk differently in men and women. This has potential implications for public health strategies and indicates that sex-specific preventative measure may be needed.Abbreviations BMI, Body mass index; CAD: coronary artery disease; CLD, chronic liver disease; COPD, chronic obstructive pulmonary disease; DBP, diastolic blood pressure; FG, fasting glucose; FI, fasting insulin; GIANT, Genetic Investigation of ANthropometric Traits; GRS, genetic risk score; GWAS, genomewide association study; MAGIC, the Meta-Analyses of Glucose and Insulin-related traits Consortium; MR, Mendelian randomization; NAFLD, non-alcoholic fatty liver disease; OR, odds ratio; T1D, type 1 diabetes; T2D, type 2 diabetes; SBP, systolic blood pressure; SD, standard deviation; SNP, single nucleotide polymorphism; WHO, the World Health Organization; WHR, waist-hip-ratio; WHRadjBMI, waist-hip-ratio adjusted for body mass index.

Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common disease in women with consequences for reproductive, metabolic and psychological health. Women with PCOS have disrupted signalling in the hypothalamic-pituitary-gonadal axis and studies have indicated that the disease has a large genetic component. While a recent genome-wide association study of PCOS performed in up to 10,074 cases and 103,164 controls of European decent identified 14 PCOS-associated regions, much of the disease pathophysiology remains unclear. Here, we use a Bayesian colocalization approach to highlight genes that may have a potential role in PCOS pathophysiology and thus are of particular interest for further functional follow-up. We evaluated the posterior probabilities of shared causal variants between PCOS genetic risk loci and intermediate cellular phenotypes in one protein and two expression quantitative trait locus datasets, respectively. Sample sizes ranged from 80 to 31,684. In total, we identified seven proteins or genes with evidence of a shared causal variant for almost a third of PCOS signals, including follicle stimulating hormone (FSH) and the genes ERBB3, IKZF4, RPS26, SUOX, ZFP36L2, and C8orf49. Several of these genes and proteins have been implicated in the hypothalamic-pituitary-gonadal signalling pathway. In summary, our results suggest potential effector proteins and genes for PCOS association signals. This highlights genes for functional follow-up in order to demonstrate a causal role in PCOS pathophysiology.