Importance Longer leukocyte telomere length (LTL) is associated with a lower risk of adverse cardiovascular outcomes. The extent to which variation in LTL is associated with intermediary cardiovascular phenotypes is unclear. Objective To evaluate the associations between LTL and a diverse set of cardiovascular imaging phenotypes Design, Setting, and Participants This is a population-based cross-sectional study of UK Biobank participants recruited from 2006 to 2010. LTL was measured using a quantitative polymerase chain reaction method. Cardiovascular measurements were derived from cardiovascular magnetic resonance using machine learning. The median (IQR) duration of follow-up was 12.0 (11.3-12.7) years. The associations of LTL with imaging measurements and incident heart failure (HF) were evaluated by multivariable regression models. Genetic associations between LTL and significantly associated traits were investigated by mendelian randomization. Data were analyzed from January to May 2023. Exposure LTL. Main Outcomes and Measures Cardiovascular imaging traits and HF. Results Of 40 459 included participants, 19 529 (48.3%) were men, and the mean (SD) age was 55.1 (7.6) years. Longer LTL was independently associated with a pattern of positive cardiac remodeling (higher left ventricular mass, larger global ventricular size and volume, and higher ventricular and atrial stroke volumes) and a lower risk of incident HF (LTL fourth quartile vs first quartile: hazard ratio, 0.86; 95% CI, 0.81-0.91; P = 1.8 × 10 −6 ). Mendelian randomization analysis suggested a potential causal association between LTL and left ventricular mass, global ventricular volume, and left ventricular stroke volume. Conclusions and Relevance In this cross-sectional study, longer LTL was associated with a larger heart with better cardiac function in middle age, which could potentially explain the observed lower risk of incident HF.

Analyzing 5770 all-cause cirrhosis cases and 572,850 controls from seven cohorts, we identify a missense variant in the Mitochondrial Amidoxime Reducing Component 1 gene ( MARC1 p.A165T) that associates with protection from all-cause cirrhosis (OR 0.88, p=2.1*10 −8 ). This same variant also associates with lower levels of hepatic fat on computed tomographic imaging and lower odds of physician-diagnosed fatty liver as well as lower blood levels of alanine transaminase (−0.012 SD, 1.4*10 −8 ), alkaline phosphatase (−0.019 SD, 6.6*10 −9 ), total cholesterol (−0.037 SD, p=1*10 −18 ) and LDL cholesterol (−0.035 SD, p=7.3*10 −16 ). Carriers of rare protein-truncating variants in MARC1 had lower liver enzyme levels, cholesterol levels, and reduced odds of liver disease (OR 0.19, p= 0.04) suggesting that deficiency of the MARC1 enzyme protects against cirrhosis.

Abstract Large-scale gene sequencing studies for complex traits have the potential to identify causal genes with therapeutic implications. We performed gene-based association testing of blood lipid levels with rare (minor allele frequency<1%) predicted damaging coding variation using sequence data from >170,000 individuals from multiple ancestries: 97,493 European, 30,025 South Asian, 16,507 African, 16,440 Hispanic/Latino, 10,420 East Asian, and 1,182 Samoan. We identified 35 genes associated with circulating lipid levels. Ten of these: ALB , SRSF2 , JAK2, CREB3L3 , TMEM136 , VARS , NR1H3 , PLA2G12A , PPARG and STAB1 have not been implicated for lipid levels using rare coding variation in population-based samples. We prioritize 32 genes identified in array-based genome-wide association study (GWAS) loci based on gene-based associations, of which three: EVI5, SH2B3 , and PLIN1 , had no prior evidence of rare coding variant associations. Most of the associated genes showed evidence of association in multiple ancestries. Also, we observed an enrichment of gene-based associations for low-density lipoprotein cholesterol drug target genes, and for genes closest to GWAS index single nucleotide polymorphisms (SNP). Our results demonstrate that gene-based associations can be beneficial for drug target development and provide evidence that the gene closest to the array-based GWAS index SNP is often the functional gene for blood lipid levels.

Abstract Human herpesviruses 6A and 6B (HHV-6A/6B) are ubiquitous pathogens that persist lifelong in latent form and can cause severe conditions upon reactivation. They are spread by community-acquired infection of free virus (acqHHV6A/6B) and by germline transmission of inherited chromosomally- integrated HHV-6A/6B (iciHHV-6A/6B) in telomeres. We exploited a hypervariable region of the HHV- 6B genome to investigate the relationship between acquired and inherited virus and revealed predominantly maternal transmission of acqHHV-6B in families. Remarkably, we demonstrate that some copies of acqHHV-6B in saliva from healthy adults gained a telomere, indicative of integration and latency, and that the frequency of viral genome excision from telomeres in iciHHV-6B carriers is surprisingly high and varies between tissues. In addition, newly formed short telomeres generated by partial viral genome release are frequently lengthened, particularly in telomerase-expressing pluripotent cells. Consequently, iciHHV-6B carriers are mosaic for different iciHHV-6B structures, including circular extra-chromosomal forms that have the potential to reactivate. Finally, we show transmission of an HHV-6B strain from an iciHHV-6B mother to her non-iciHHV-6B son. Altogether we demonstrate that iciHHV-6B can readily transition between telomere-integrated and free virus forms.

Abstract A major challenge of genome-wide association studies (GWAS) is to translate phenotypic associations into biological insights. Here, we integrate a large GWAS on blood lipids involving 1.6 million individuals from five ancestries with a wide array of functional genomic datasets to discover regulatory mechanisms underlying lipid associations. We first prioritize lipid-associated genes with expression quantitative trait locus (eQTL) colocalizations, and then add chromatin interaction data to narrow the search for functional genes. Polygenic enrichment analysis across 697 annotations from a host of tissues and cell types confirms the central role of the liver in lipid levels, and highlights the selective enrichment of adipose-specific chromatin marks in high-density lipoprotein cholesterol and triglycerides. Overlapping transcription factor (TF) binding sites with lipid-associated loci identifies TFs relevant in lipid biology. In addition, we present an integrative framework to prioritize causal variants at GWAS loci, producing a comprehensive list of candidate causal genes and variants with multiple layers of functional evidence. Two prioritized genes, CREBRF and RRBP1 , show convergent evidence across functional datasets supporting their roles in lipid biology.

Genetic mechanisms of blood pressure (BP) regulation remain poorly defined. Using kidney-specific epigenomic annotations and 3D genome information we generated and validated gene expression prediction models for the purpose of transcriptome-wide association studies in 700 human kidneys. We identified 889 kidney genes associated with BP of which 399 were prioritised as contributors to BP regulation. Imputation of kidney proteome and microRNAome uncovered 97 renal proteins and 11 miRNAs associated with BP. Integration with plasma proteomics and metabolomics illuminated circulating levels of myo-inositol, 4-guanidinobutanoate and angiotensinogen as downstream effectors of several kidney BP genes (SLC5A11, AGMAT, AGT, respectively). We showed that genetically determined reduction in renal expression may mimic the effects of rare loss-of-function variants on kidney mRNA/protein and lead to an increase in BP (e.g., ENPEP). We demonstrated a strong correlation (r = 0.81) in expression of protein-coding genes between cells harvested from urine and the kidney highlighting a diagnostic potential of urinary cell transcriptomics. We uncovered adenylyl cyclase activators as a repurposing opportunity for hypertension and illustrated examples of BP-elevating effects of anticancer drugs (e.g. tubulin polymerisation inhibitors). Collectively, our studies provide new biological insights into genetic regulation of BP with potential to drive clinical translation in hypertension.

Abstract A significant portion of the RNA produced from the human genome consists of long non-coding RNAs (lncRNAs). These molecules tend to have lower levels of expression, are more specific to certain tissues, and show greater variation in expression between individuals compared to protein-coding messenger RNAs (mRNAs). LncRNAs have been linked with regulatory roles in gene expression and genome architecture. There is growing evidence that lncRNAs play important roles in many biological processes and diseases, and a number of lncRNAs have been identified as potential therapeutic targets. Here, we report the identification and characterization of the lncRNA landscape of vascular smooth muscle cells (VSMC). We used an ensemble of bioinformatics tools to identify 329 novel lncRNAs from a large VSMC RNA-Seq dataset. We found that majority of the novel lncRNAs are natural antisense transcripts of protein-coding genes. In addition, we predicted cellular localization and potential miRNAs that targets the novel lncRNAs and found that most localize in the cytoplasm and that miRNA target site ranged from 2-889 sites on each novel lncRNA. Furthermore, we identified co-expressed lncRNAs that correlate with the proliferation, migration and apoptosis of vascular smooth muscle cells. These results suggest that we have identified a diverse set of previously unknown lncRNAs that may be involved in important regulatory pathways in vascular smooth muscle cells.

ABSTRACT BACKGROUND Prevention of human hypertension is an important challenge and has been achieved in experimental models. Brief treatment with renin-angiotensin system (RAS) inhibitors permanently reduces the genetic hypertension of the spontaneously hypertensive rat (SHR). The kidney is involved in this reprogramming, but relevant genetic changes are unknown. METHODS In SHR, we studied the effect of treatment between 10 and 14 weeks of age with the angiotensin receptor blocker, losartan, or the angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor, perindopril (with controls for non-specific effects of lowering BP) on differential RNA expression, DNA methylation and renin immunolabelling in the kidney at 20 weeks of age. RESULTS RNA sequencing revealed a 6-fold increase in renin gene ( Ren ) expression during losartan treatment (P < 0.0001). At 20 weeks, six weeks after treatment cessation, mean arterial pressure remained lower in the treated SHR (P = 0.006), kidney Ren expression was reduced by 23% (P = 0.03) and DNA methylation within the Ren promoter region was increased (P = 0.04). Experiments with the ACE inhibitor perindopril confirmed a long-term reduction in kidney Ren expression of 43% (P = 1.4 x 10 -6 ). Renin immunolabelling was also lower after losartan or perindopril treatment (P = 0.002). RNA sequencing identified differential expression of 13 candidate genes ( Grhl1 , Ammecr1l , Hs6st1 , Nfil3 , Fam221a , Lmo4 , Adamts1 , Cish , Hif3a , Bcl6 , Rad54l2 , Adap1 , Dok4 ) and the miRNA miR-145-3p. We found correlations between expression of mRNAs, miRNAs and lncRNAs that we believe represent genetic networks underpinning the decreased Ren expression and lower BP. Gene ontogeny analyses revealed that these networks were enriched with genes relevant to BP, RAS and the kidneys. CONCLUSIONS Early RAS inhibition in SHR reprograms genetic pathways and networks resulting in a legacy of reduced Ren expression and the persistent reduction in BP.

Background: Coronary artery disease (CAD) has substantial heritability and a polygenic architecture; however, genomic risk scores have not yet leveraged the totality of genetic information available nor been externally tested at population-scale to show potential utility in primary prevention. Methods: Using a meta-analytic approach to combine large-scale genome-wide and targeted genetic association data, we developed a new genomic risk score for CAD (metaGRS), consisting of 1.7 million genetic variants. We externally tested metaGRS, individually and in combination with available conventional risk factors, in 22,242 CAD cases and 460,387 non-cases from UK Biobank. Findings: In UK Biobank, a standard deviation increase in metaGRS had a hazard ratio (HR) of 1.71 (95% CI 1.68-1.73) for CAD, greater than any other externally tested genetic risk score. Individuals in the top 20% of the metaGRS distribution had a HR of 4.17 (95% CI 3.97-4.38) compared with those in the bottom 20%. The metaGRS had higher C-index (C=0.623, 95% CI 0.615-0.631) for incident CAD than any of four conventional factors (smoking, diabetes, hypertension, and body mass index), and addition of the metaGRS to a model of conventional risk factors increased C-index by 3.7%. In individuals on lipid-lowering or anti-hypertensive medications at recruitment, metaGRS hazard for incident CAD was significantly but only partially attenuated with HR of 2.83 (95% CI 2.61-3.07) between the top and bottom 20% of the metaGRS distribution. Interpretation: Recent genetic association studies have yielded enough information to meaningfully stratify individuals using the metaGRS for CAD risk in both early and later life, thus enabling targeted primary intervention in combination with conventional risk factors. The metaGRS effect was partially attenuated by lipid and blood pressure-lowering medication, however other prevention strategies will be required to fully benefit from earlier genomic risk stratification.

Electrocardiographic PR interval measures atrial and atrioventricular depolarization and conduction, and abnormal PR interval is a risk factor for atrial fibrillation and heart block. We performed a genome-wide association study in over 92,000 individuals of European descent and identified 44 loci associated with PR interval (34 novel). Examination of the 44 loci revealed known and novel biological processes involved in cardiac atrial electrical activity, and genes in these loci were highly over-represented in several cardiac disease processes. Nearly half of the 61 independent index variants in the 44 loci were associated with atrial or blood transcript expression levels, or were in high linkage disequilibrium with one or more missense variants. Cardiac regulatory regions of the genome as measured by cardiac DNA hypersensitivity sites were enriched for variants associated with PR interval, compared to non-cardiac regulatory regions. Joint analyses combining PR interval with heart rate, QRS interval, and atrial fibrillation identified additional new pleiotropic loci. The majority of associations discovered in European-descent populations were also present in African-American populations. Meta-analysis examining over 105,000 individuals of African and European descent identified additional novel PR loci. These additional analyses identified another 13 novel loci. Together, these findings underscore the power of GWAS to extend knowledge of the molecular underpinnings of clinical processes.