Abstract The Ashkenazi Jewish (AJ) population is important in medical genetics due to its high rate of Mendelian disorders and other unique genetic characteristics. Ashkenazi Jews have appeared in Europe in the 10 th century, and their ancestry is thought to involve an admixture of European (EU) and Middle-Eastern (ME) groups. However, both the time and place of admixture in Europe are obscure and subject to intense debate. Here, we attempt to characterize the Ashkenazi admixture history using a large Ashkenazi sample and careful application of new and existing methods. Our main approach is based on local ancestry inference, assigning each Ashkenazi genomic segment as EU or ME, and comparing allele frequencies across EU segments to those of different EU populations. The contribution of each EU source was also evaluated using GLOBETROTTER and analysis of IBD sharing. The time of admixture was inferred using multiple tools, relying on statistics such as the distributions of EU segment lengths and the total EU ancestry per chromosome and the correlation of ancestries along the chromosome. Our simulations demonstrated that distinguishing EU vs ME ancestry is subject to considerable noise at the single segment level, but nevertheless, conclusions could be drawn based on chromosome-wide statistics. The predominant source of EU ancestry in AJ was found to be Southern European (≈60-80%), with the rest being likely Eastern European. The inferred admixture time was ≈35 generations ago, but multiple lines of evidence suggests that it represents an average over two or more admixture events, pre-and post-dating the founder event experienced by AJ in late medieval times, with the prebottleneck admixture event bounded between 25-55 generations ago. Author Summary The Ashkenazi Jewish population has dwelt in Europe for much of its 1000-year existence. However, the ethnic and geographic origins of Ashkenazi Jews are controversial, due to the lack of reliable historical records. Previous genetic studies have exposed links to Middle-Eastern and European ancestries, but the history of admixture in Europe has not been studied in detail yet, partly due to technical difficulties in disentangling signals from multiple admixture events. Here, we address this challenge by presenting an in-depth analysis of the sources of European gene flow and the time of admixture events, using a wide spectrum of genetic methods, extensive simulations, and a number of new approaches. Specifically, to ensure minimal confounding by the Ashkenazi Middle-Eastern ancestry, we mask out genomic regions with Middle-Eastern ancestry, and investigate the lengths and geographic sources of the remaining regions. Our results suggest a model of at least two events of European admixture. One event slightly pre-dated a late medieval founder event and was likely from a Southern European source. Another event post-dated the founder event and was likely in Eastern Europe. These results, as well as the methods introduced, will be highly valuable for geneticists and other researchers interested in Ashkenazi Jewish origins and medical genetics.

Although thousands of genomic regions have been associated with heritable human diseases, attempts to elucidate biological mechanisms are impeded by a general inability to discern which genomic positions are functionally important. Evolutionary constraint is a powerful predictor of function that is agnostic to cell type or disease mechanism. Here, single base phyloP scores from the whole genome alignment of 240 placental mammals identified 3.5% of the human genome as significantly constrained, and likely functional. We compared these scores to large-scale genome annotation, genome-wide association studies (GWAS), copy number variation, clinical genetics findings, and cancer data sets. Evolutionarily constrained positions are enriched for variants explaining common disease heritability (more than any other functional annotation). Our results improve variant annotation but also highlight that the regulatory landscape of the human genome still needs to be further explored and linked to disease.

3’ untranslated region (3’UTR) variants are strongly associated with human traits and diseases, yet few have been causally identified. We developed the Massively Parallel Reporter Assay for 3’UTRs (MPRAu) to sensitively assay 12,173 3’UTR variants. We applied MPRAu to six human cell lines, focusing on genetic variants associated with genome-wide association studies (GWAS) and human evolutionary adaptation. MPRAu expands our understanding of 3’UTR function, suggesting that low-complexity sequences predominately explain 3’UTR regulatory activity. We adapt MPRAu to uncover diverse molecular mechanisms at base-pair resolution, including an AU-rich element of linked to potential metabolic evolutionary adaptations in East Asians. We nominate hundreds of 3’UTR causal variants with genetically fine-mapped phenotype associations. Using endogenous allelic replacements, we characterize one variant that disrupts a miRNA site regulating the viral defense gene , and one that alters abundance, nominating a causal variant underlying transcriptional changes in age-related macular degeneration.