Familial combined hypolipidemia, a Mendelian condition characterized by substantial reductions in all 3 major lipid fractions, is caused by mutations that inactivate the gene angiopoietin-like 3 (ANGPTL3). Whether ANGPTL3 deficiency reduces risk of coronary artery disease (CAD) is unknown.The study goal was to leverage 3 distinct lines of evidence-a family that included individuals with complete (compound heterozygote) ANGPTL3 deficiency, a population based-study of humans with partial (heterozygote) ANGPTL3 deficiency, and biomarker levels in patients with myocardial infarction (MI)-to test whether ANGPTL3 deficiency is associated with lower risk for CAD.We assessed coronary atherosclerotic burden in 3 individuals with complete ANGPTL3 deficiency and 3 wild-type first-degree relatives using computed tomography angiography. In the population, ANGPTL3 loss-of-function (LOF) mutations were ascertained in up to 21,980 people with CAD and 158,200 control subjects. LOF mutations were defined as nonsense, frameshift, and splice-site variants, along with missense variants resulting in <25% of wild-type ANGPTL3 activity in a mouse model. In a biomarker study, circulating ANGPTL3 concentration was measured in 1,493 people who presented with MI and 3,232 control subjects.The 3 individuals with complete ANGPTL3 deficiency showed no evidence of coronary atherosclerotic plaque. ANGPTL3 gene sequencing demonstrated that approximately 1 in 309 people was a heterozygous carrier for an LOF mutation. Compared with those without mutation, heterozygous carriers of ANGPTL3 LOF mutations demonstrated a 17% reduction in circulating triglycerides and a 12% reduction in low-density lipoprotein cholesterol. Carrier status was associated with a 34% reduction in odds of CAD (odds ratio: 0.66; 95% confidence interval: 0.44 to 0.98; p = 0.04). Individuals in the lowest tertile of circulating ANGPTL3 concentrations, compared with the highest, had reduced odds of MI (adjusted odds ratio: 0.65; 95% confidence interval: 0.55 to 0.77; p < 0.001).ANGPTL3 deficiency is associated with protection from CAD.

Genotyping arrays are a cost effective approach when typing previously-identified genetic polymorphisms in large numbers of samples. One limitation of genotyping arrays with rare variants (e.g., minor allele frequency [MAF] <0.01) is the difficulty that automated clustering algorithms have to accurately detect and assign genotype calls. Combining intensity data from large numbers of samples may increase the ability to accurately call the genotypes of rare variants. Approximately 62,000 ethnically diverse samples from eleven Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology (CHARGE) Consortium cohorts were genotyped with the Illumina HumanExome BeadChip across seven genotyping centers. The raw data files for the samples were assembled into a single project for joint calling. To assess the quality of the joint calling, concordance of genotypes in a subset of individuals having both exome chip and exome sequence data was analyzed. After exclusion of low performing SNPs on the exome chip and non-overlap of SNPs derived from sequence data, genotypes of 185,119 variants (11,356 were monomorphic) were compared in 530 individuals that had whole exome sequence data. A total of 98,113,070 pairs of genotypes were tested and 99.77% were concordant, 0.14% had missing data, and 0.09% were discordant. We report that joint calling allows the ability to accurately genotype rare variation using array technology when large sample sizes are available and best practices are followed. The cluster file from this experiment is available at www.chargeconsortium.com/main/exomechip.

A person's lipid profile is influenced by genetic variants and alcohol consumption, but the contribution of interactions between these exposures has not been studied. We therefore incorporated gene-alcohol interactions into a multiancestry genome-wide association study of levels of high-density lipoprotein cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, and triglycerides. We included 45 studies in stage 1 (genome-wide discovery) and 66 studies in stage 2 (focused follow-up), for a total of 394,584 individuals from 5 ancestry groups. Analyses covered the period July 2014-November 2017. Genetic main effects and interaction effects were jointly assessed by means of a 2-degrees-of-freedom (df) test, and a 1-df test was used to assess the interaction effects alone. Variants at 495 loci were at least suggestively associated (P < 1 × 10-6) with lipid levels in stage 1 and were evaluated in stage 2, followed by combined analyses of stage 1 and stage 2. In the combined analysis of stages 1 and 2, a total of 147 independent loci were associated with lipid levels at P < 5 × 10-8 using 2-df tests, of which 18 were novel. No genome-wide-significant associations were found testing the interaction effect alone. The novel loci included several genes (proprotein convertase subtilisin/kexin type 5 (PCSK5), vascular endothelial growth factor B (VEGFB), and apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide 1 (APOBEC1) complementation factor (A1CF)) that have a putative role in lipid metabolism on the basis of existing evidence from cellular and experimental models.

Abstract Improved understanding of genetic regulation of proteome can facilitate the identification of causal mechanisms for complex traits. We analyzed data on 4,657 plasma proteins from 7,213 European American (EA) and 1,871 African American (AA) individuals from the ARIC study, and further replicated findings on 467 AA individuals from the AASK study. Here we identified 2,004 proteins in EA and 1,618 in AA, with majority overlapping, which showed associations with common variants in cis -regions. Availability of AA samples led to smaller credible sets and significant number of population-specific cis -pQTLs. Elastic-net produced powerful models for protein prediction in both populations. An application of proteome-wide association studies (PWAS) to serum urate and gout, implicated several proteins, including IL1RN, revealing the promise of the drug anakinra to treat acute gout flares. Our study demonstrates the value of large and diverse ancestry study for genetic mechanisms of molecular phenotypes and their relationship with complex traits.

Abstract microRNAs (miRNAs) are short non-coding RNAs that can repress the expression of protein coding messenger RNAs (mRNAs) by binding to the 3’UTR of the target. Genetic mutations such as single nucleotide variants (SNVs) in the 3’UTR of the mRNAs can disrupt this regulatory effect. In this study, we presented dbMTS, the database for miRNA target site (MTS) SNVs, which includes all potential MTS SNVs in the 3’UTR of human genome along with hundreds of functional annotations. This database can help studies easily identify putative SNVs that affect miRNA targeting and facilitate the prioritization of their functional importance. dbMTS is freely available at: https://sites.google.com/site/jpopgen/dbNSFP .

ABSTRACT Genome-wide association studies (GWAS) have revealed numerous loci for kidney function (estimated glomerular filtration rate, eGFR). The relationship of polygenic predictors of eGFR, risk of incident adverse kidney outcomes, and the plasma proteome is not known. We developed a genome-wide polygenic risk score (PRS) using a weighted average of 1.2 million SNPs for eGFR using the LDpred algorithm, summary statistics generated by a European-ancestry (EA) meta-analysis of the CKDGen Consortium (N=558,423) and UK Biobank GWAS for eGFR (90% of the cohort; N=289,432), followed by best parameter selection using data from the remaining 10% of the UK Biobank (N=32,159). We then tested the association of the PRS among 8,886 EA participants in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study (mean age: 54±6 years, 53% female) with incident chronic kidney disease (CKD), end stage kidney disease (ESKD), kidney failure (KF), and acute kidney injury (AKI). We also examined 4,877 plasma proteins measured at two time points (visit 3 (1993-95) and visit 5 (2011-13)) in relation to the PRS and compared associations between the proteome and eGFR itself. All models were adjusted for age, sex, center, and the first 10 principal components of ancestry. The developed PRS had an R 2 for eGFR of 0.07 in ARIC. Over 30 years of follow up, the number of incident CKD, ESKD, KF, and AKI were 2,959, 137, 470, and 1,723, respectively. The PRS showed significant associations with all outcomes: hazard ratios (95% CI) per 1 SD lower PRS were 1.33 (1.28, 1.39), 1.20 (1.00, 1.42), 1.17 (1.06, 1.28), and 1.07 (1.02, 1.12) for incident CKD, ESKD, KF, and AKI respectively. The PRS was significantly associated (Bonferroni threshold P<1.02 × 10 −5 ) with 108 proteins at both time points. The strongest associations were with cystatin-C (a marker of kidney function used in clinical practice), collagen alpha-1 (XV) chain, and desmocollin-2. All significant correlations with the PRS were negative, except those of testican-2 and angiostatin. Correlations of proteins with eGFR were much stronger than those with the PRS. Overall, we demonstrated that the PRS for eGFR is now sufficiently strong to capture risk for a spectrum of incident kidney diseases as well as broadly influence the plasma proteome.

Abstract Plasma proteomic profiles associated with subclinical somatic mutations in blood cells may offer novel insights in downstream clinical consequences. Here, we explore such patterns in clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), which links to several cancer and non-cancer outcomes, including coronary artery disease. Among 12,911 ancestrally diverse participants (682 with CHIP) from NHLBI TOPMed with blood-based DNA sequencing and 1,148 common proteins measured by SomaScan, we identified 32 unique proteins associated with the most prevalent driver genes ( DNMT3A , TET2 , and ASXL1 ) after multiple testing corrections. These associations showed substantial heterogeneity by driver genes, sex, and race, were enriched for immune response and inflammation pathways, and were moderately replicated in UK Biobank (N=48,922) that used Olink for proteomics measurement. Murine single-cell RNA-sequencing data from aortic arch cells, inclusive of resident hematologic cells, in mice with Tet2 -/- bone marrow and wild-type mice revealed corroborating differential expression of TET2 -associated protein-encoding genes. Lastly, we apply these observations to identify 68 plasma proteins shared between CHIP and coronary artery disease.