Brainstorming diseases Consistent classification of neuropsychiatric diseases is problematic because it can lead to misunderstanding of etiology. The Brainstorm Consortium examined multiple genome-wide association studies drawn from more than 200,000 patients for 25 brain-associated disorders and 17 phenotypes. Broadly, it appears that psychiatric and neurologic disorders share relatively little common genetic risk. However, different and independent pathways can result in similar clinical manifestations (e.g., psychosis, which occurs in both schizophrenia and Alzheimer's disease). Schizophrenia correlated with many psychiatric disorders, whereas the immunopathological affliction Crohn's disease did not, and posttraumatic stress syndrome was also largely independent of underlying traits. Essentially, the earlier the onset of a disorder, the more inheritable it appeared to be. Science , this issue p. eaap8757

Abstract Characterization of the genetic landscape of Alzheimer’s disease (AD) and related dementias (ADD) provides a unique opportunity for a better understanding of the associated pathophysiological processes. We performed a two-stage genome-wide association study totaling 111,326 clinically diagnosed/‘proxy’ AD cases and 677,663 controls. We found 75 risk loci, of which 42 were new at the time of analysis. Pathway enrichment analyses confirmed the involvement of amyloid/tau pathways and highlighted microglia implication. Gene prioritization in the new loci identified 31 genes that were suggestive of new genetically associated processes, including the tumor necrosis factor alpha pathway through the linear ubiquitin chain assembly complex. We also built a new genetic risk score associated with the risk of future AD/dementia or progression from mild cognitive impairment to AD/dementia. The improvement in prediction led to a 1.6- to 1.9-fold increase in AD risk from the lowest to the highest decile, in addition to effects of age and the APOE ε4 allele.

Sven van der Lee, Julie Williams, Gerard Schellenberg and colleagues identify rare coding variants in PLCG2, ABI3 and TREM2 associated with Alzheimer's disease. These genes are highly expressed in microglia and provide additional evidence that the microglia-mediated immune response contributes to the development of Alzheimer's disease. We identified rare coding variants associated with Alzheimer's disease in a three-stage case–control study of 85,133 subjects. In stage 1, we genotyped 34,174 samples using a whole-exome microarray. In stage 2, we tested associated variants (P < 1 × 10−4) in 35,962 independent samples using de novo genotyping and imputed genotypes. In stage 3, we used an additional 14,997 samples to test the most significant stage 2 associations (P < 5 × 10−8) using imputed genotypes. We observed three new genome-wide significant nonsynonymous variants associated with Alzheimer's disease: a protective variant in PLCG2 (rs72824905: p.Pro522Arg, P = 5.38 × 10−10, odds ratio (OR) = 0.68, minor allele frequency (MAF)cases = 0.0059, MAFcontrols = 0.0093), a risk variant in ABI3 (rs616338: p.Ser209Phe, P = 4.56 × 10−10, OR = 1.43, MAFcases = 0.011, MAFcontrols = 0.008), and a new genome-wide significant variant in TREM2 (rs143332484: p.Arg62His, P = 1.55 × 10−14, OR = 1.67, MAFcases = 0.0143, MAFcontrols = 0.0089), a known susceptibility gene for Alzheimer's disease. These protein-altering changes are in genes highly expressed in microglia and highlight an immune-related protein–protein interaction network enriched for previously identified risk genes in Alzheimer's disease. These genetic findings provide additional evidence that the microglia-mediated innate immune response contributes directly to the development of Alzheimer's disease.

Pathogenic yersiniae secrete a set of antihost proteins, called Yops, by a type III secretion mechanism. Upon infection of cultured epithelial cells, extracellular Yersinia pseudotuberculosis and Yersinia enterocolitica translocate cytotoxin YopE across the host cell plasma membrane. Several lines of evidence suggest that tyrosine phosphatase YopH follows the same pathway. We analyzed internalization of YopE and YopH into murine PU5-1.8 macrophages by using recombinant Y. enterocolitica producing truncated YopE and YopH proteins fused to a calmodulin-dependent adenylate cyclase. The YopE-cyclase and YopH-cyclase hybrids were readily secreted by Y. enterocolitica. The N-terminal domain required for secretion was not longer than 15 residues of YopE and 17 residues of YopH. Internalization into eukaryotic cells, revealed by cAMP production, only required the N-terminal 50 amino acid residues of YopE and the N-terminal 71 amino acid residues of YopH. YopE and YopH are thus modular proteins composed of a secretion domain, a translocation domain, and an effector domain. Translocation of YopE and YopH across host cell's membranes was also dependent on the secretion of YopB and YopD by the same bacterium. The cyclase fusion approach could be readily extended to study the fate of other proteins secreted by invasive bacterial pathogens.

Timothy Bishop and colleagues from GenoMEL present a genome-wide association study for melanoma. They report three loci associated with susceptibility to melanoma, of which two were previously associated with pigmentation. We report a genome-wide association study of melanoma conducted by the GenoMEL consortium based on 317K tagging SNPs for 1,650 selected cases and 4,336 controls, with replication in an additional two cohorts (1,149 selected cases and 964 controls from GenoMEL, and a population-based case-control study in Leeds of 1,163 cases and 903 controls). The genome-wide screen identified five loci with genotyped or imputed SNPs reaching P < 5 × 10−7. Three of these loci were replicated: 16q24 encompassing MC1R (combined P = 2.54 × 10−27 for rs258322), 11q14-q21 encompassing TYR (P = 2.41 × 10−14 for rs1393350) and 9p21 adjacent to MTAP and flanking CDKN2A (P = 4.03 × 10−7 for rs7023329). MC1R and TYR are associated with pigmentation, freckling and cutaneous sun sensitivity, well-recognized melanoma risk factors. Common variants within the 9p21 locus have not previously been associated with melanoma. Despite wide variation in allele frequency, these genetic variants show notable homogeneity of effect across populations of European ancestry living at different latitudes and show independent association to disease risk.

Humans differ in the outcome that follows exposure to life-threatening pathogens, yet the extent of population differences in immune responses and their genetic and evolutionary determinants remain undefined. Here, we characterized, using RNA sequencing, the transcriptional response of primary monocytes from Africans and Europeans to bacterial and viral stimuli—ligands activating Toll-like receptor pathways (TLR1/2, TLR4, and TLR7/8) and influenza virus—and mapped expression quantitative trait loci (eQTLs). We identify numerous cis-eQTLs that contribute to the marked differences in immune responses detected within and between populations and a strong trans-eQTL hotspot at TLR1 that decreases expression of pro-inflammatory genes in Europeans only. We find that immune-responsive regulatory variants are enriched in population-specific signals of natural selection and show that admixture with Neandertals introduced regulatory variants into European genomes, affecting preferentially responses to viral challenges. Together, our study uncovers evolutionarily important determinants of differences in host immune responsiveness between human populations.

A genomewide association study has shown an association between variants at chromosome 17q21 and an increased risk of asthma. To elucidate the relationship between this locus and disease, we examined a large, family-based data set that included extensive phenotypic and environmental data from the Epidemiological Study on the Genetics and Environment of Asthma.We tested 36 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in the 17q21 region in 1511 subjects from 372 families for an association with asthma. We also tested for genetic heterogeneity according to the age at the onset of asthma and exposure to environmental tobacco smoke in early life.Eleven SNPs were significantly associated with asthma (P<0.01), of which three (rs8069176, rs2305480, and rs4795400) were strongly associated (P<0.001). Ordered-subset regression analysis led us to select an onset at 4 years of age or younger to classify patients as having early-onset asthma. Association with early-onset asthma was highly significant (P<10(-5) for four SNPs), whereas no association was found with late-onset asthma. With respect to exposure to environmental tobacco smoke in early life, we observed a significant association with early-onset asthma only in exposed subjects (P<5x10(-5) for six SNPs). Under the best-fitting recessive model, homozygous status (GG) at the most strongly associated SNP (rs8069176) conferred an increase in risk by a factor of 2.9, as compared with other genotypes (AG and AA) in the group exposed to environmental tobacco smoke (P=2.8x10(-6); P=0.006 for the test for heterogeneity of the SNP effect on early-onset asthma between groups with tobacco exposure and those without such exposure).This study shows that the increased risk of asthma conferred by 17q21 genetic variants is restricted to early-onset asthma and that the risk is further increased by early-life exposure to environmental tobacco smoke. These findings provide a greater understanding of the functional role of the 17q21 variants in the pathophysiology of asthma.

APOE ɛ4, the most significant genetic risk factor for Alzheimer disease (AD), may mask effects of other loci. We re-analyzed genome-wide association study (GWAS) data from the International Genomics of Alzheimer's Project (IGAP) Consortium in APOE ɛ4+ (10 352 cases and 9207 controls) and APOE ɛ4- (7184 cases and 26 968 controls) subgroups as well as in the total sample testing for interaction between a single-nucleotide polymorphism (SNP) and APOE ɛ4 status. Suggestive associations (P<1 × 10(-4)) in stage 1 were evaluated in an independent sample (stage 2) containing 4203 subjects (APOE ɛ4+: 1250 cases and 536 controls; APOE ɛ4-: 718 cases and 1699 controls). Among APOE ɛ4- subjects, novel genome-wide significant (GWS) association was observed with 17 SNPs (all between KANSL1 and LRRC37A on chromosome 17 near MAPT) in a meta-analysis of the stage 1 and stage 2 data sets (best SNP, rs2732703, P=5·8 × 10(-9)). Conditional analysis revealed that rs2732703 accounted for association signals in the entire 100-kilobase region that includes MAPT. Except for previously identified AD loci showing stronger association in APOE ɛ4+ subjects (CR1 and CLU) or APOE ɛ4- subjects (MS4A6A/MS4A4A/MS4A6E), no other SNPs were significantly associated with AD in a specific APOE genotype subgroup. In addition, the finding in the stage 1 sample that AD risk is significantly influenced by the interaction of APOE with rs1595014 in TMEM106B (P=1·6 × 10(-7)) is noteworthy, because TMEM106B variants have previously been associated with risk of frontotemporal dementia. Expression quantitative trait locus analysis revealed that rs113986870, one of the GWS SNPs near rs2732703, is significantly associated with four KANSL1 probes that target transcription of the first translated exon and an untranslated exon in hippocampus (P ⩽ 1.3 × 10(-8)), frontal cortex (P ⩽ 1.3 × 10(-9)) and temporal cortex (P⩽1.2 × 10(-11)). Rs113986870 is also strongly associated with a MAPT probe that targets transcription of alternatively spliced exon 3 in frontal cortex (P=9.2 × 10(-6)) and temporal cortex (P=2.6 × 10(-6)). Our APOE-stratified GWAS is the first to show GWS association for AD with SNPs in the chromosome 17q21.31 region. Replication of this finding in independent samples is needed to verify that SNPs in this region have significantly stronger effects on AD risk in persons lacking APOE ɛ4 compared with persons carrying this allele, and if this is found to hold, further examination of this region and studies aimed at deciphering the mechanism(s) are warranted.

Although obesity, dyslipidemia and insulin resistance (IR) are well known risk factors for systemic cardiovascular disease, their impact on pulmonary arterial hypertension (PAH) is unknown. The present authors’ previous studies indicate that IR may be a risk factor for PAH. The current study has investigated the prevalence of IR in PAH and explored its relationship with disease severity. Clinical data and fasting blood samples were evaluated in 81 nondiabetic PAH females. In total, 967 National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES) females served as controls. The fasting triglyceride to high-density lipoprotein cholesterol ratio was used as a surrogate of insulin sensitivity. While body mass index was similar in NHANES versus PAH females (28.6 versus 28.7 kg·m⁻²), PAH females were more likely to have IR (45.7 versus 21.5%) and less likely to be insulin sensitive (IS; 43.2 versus 57.8%). PAH females mostly (82.7%) had New York Heart Association (NYHA) class II and III symptoms. Aetiology, NYHA class, 6-min walk-distance and haemodynamics did not differ between IR and IS PAH groups. However, the presence of IR and a higher NYHA class was associated with poorer 6-months event-free survival (58 versus 79%). Insulin resistance appears to be more common in pulmonary arterial hypertension females than in the general population, and may be a novel risk factor or disease modifier that might impact on survival.

Abstract European genetic ancestry originates from three main ancestral populations - Western hunter-gatherers, early European farmers and Yamnaya Eurasian herders - whose edges geographically met in present-day France. Despite its central role to our understanding of how the ancestral populations interacted and gave rise to modern population structure, the population history of France has remained largely understudied. Here, we analysed the high-coverage whole-genome sequences and genome-wide genotype profiles of respectively 856 and 3,234 present-day individuals from the northern half of France, and merged them with publicly available present-day and ancient Europe-wide genotype datasets. We also explored, for the first time, the whole-genome sequences of six mediaeval individuals (300-1100 CE) from Western France to gain insights into the genetic impact of what is commonly known as the Migration Period in Europe. We found extensive fine-scale population structure across Brittany and the downstream Loire basin, emphasising the need for investigating local populations to better understand the distribution of rare and putatively deleterious variants across space. Overall, we observed an increased population differentiation between the northern and southern sides of the river Loire, which are characterised by different proportions of steppe vs. Neolithic-related ancestry. Samples from Western Brittany carry the largest levels of steppe ancestry and show high levels of allele sharing with individuals associated with the Bell Beaker complex, levels that are only comparable with those found in populations lying on the northwestern edges of Europe. Together, our results imply that present-day individuals from Western Brittany retain substantial legacy of the genetic changes that occurred in Northwestern Europe following the arrival of the Bell Beaker people c. 2500 BCE. Such genetic legacy may explain the sharing of disease-related alleles with other present-day populations from Western Britain and Ireland.