In humans, glutathione-dependent conjugation of halomethanes is polymorphic, with 60% of the population classed as conjugators and 40% as non-conjugators. We report the characterization of the genetic polymorphism causing the phenotypic difference. We have isolated a cDNA that encodes a human class Theta GST (GSTT1) and which shares 82% sequence identity with rat class Theta GST5-5. From PCR and Southern blot analyses, it is shown that the GSTT1 gene is absent from 38% of the population. The presence or absence of the GSTT1 gene is coincident with the conjugator (GSST1+) and non-conjugator (GSTT1-) phenotypes respectively. The GSTT1+ phenotype can catalyse the glutathione conjugation of dichloromethane, a metabolic pathway which has been shown to be mutagenic in Salmonella typhimurium mutagenicity tester strains and is believed to be responsible for carcinogenicity of dichloromethane in the mouse. In humans, the enzyme is found in the erythrocyte and this may act as a detoxification sink. Characterization of the GSTT1 polymorphism will thus enable a more accurate assessment of human health risk from synthetic halomethanes and other industrial chemicals.

We have developed a set of web-based SNP selection tools (freely available at http://www.niehs.nih.gov/snpinfo) where investigators can specify genes or linkage regions and select SNPs based on GWAS results, linkage disequilibrium (LD), and predicted functional characteristics of both coding and non-coding SNPs. The algorithm uses GWAS SNP P-value data and finds all SNPs in high LD with GWAS SNPs, so that selection is from a much larger set of SNPs than the GWAS itself. The program can also identify and choose tag SNPs for SNPs not in high LD with any GWAS SNP. We incorporate functional predictions of protein structure, gene regulation, splicing and miRNA binding, and consider whether the alternative alleles of a SNP are likely to have differential effects on function. Users can assign weights for different functional categories of SNPs to further tailor SNP selection. The program accounts for LD structure of different populations so that a GWAS study from one ethnic group can be used to choose SNPs for one or more other ethnic groups. Finally, we provide an example using prostate cancer and demonstrate that this algorithm can select a small panel of SNPs that include many of the recently validated prostate cancer SNPs.

Background : Numerous studies have associated bladder cancer with exposure to carcinogens present in tobacco smoke and other environmental or occupational exposures. Approximately 50% of all humans inherit two deleted copies of the GSTM1 gene which encodes for the carcinogendetoxification enzyme glutathione S -transferase M1. Recent findings suggest that the GSTM1 gene may modulate the internal dose of environmental carcinogens and thereby affect the risk of developing bladder cancer. Purpose : We investigated whether the absence of the GSTM1 gene affects bladder cancer risk and whether there are racial differences in GSTM1 genotype frequency. Methods : Using a polymerase chain reaction (PCR)-based method, we examined the frequency of the homozygous deleted genotype (GSTM1 0/0) in 229 patients with transitional cell carcinoma of the bladder and 211 control subjects who were enrolled from the Urology Clinics at Duke University Medical Center and the University of North Carolina Hospitals. Control subjects were urology clinic patients who primarily presented with benign prostatic hypertrophy or impotence, who had no history of any cancer other than nonmelanoma skin cancer, and who were frequency matched to case patients on race, sex, and age (10-year age intervals). In order to explore racial differences in GSTM1 gene frequency, genotype was also determined in a community-based sample of 466 paid, healthy, unrelated volunteers from Durham and Chapel Hill, N.C. The presence or absence of the GSTM1 gene locus was determined by using a differential PCR, a semiquantitative technique in which multiple genes are coamplified. Results : Overall, the GSTM1 0/0 genotype conferred a 70% increased risk of bladder cancer (odds ratio [OR] = 1.7; 95% confidence interval [CI] = 1.2−2.5; P = .004). Absence of the GSTM1 gene encoding the glutathione S -transferase M1enzyme significantly increased risk to persons with exposure to the carcinogens in tobacco smoke (OR = 1.8; 95% CI = 1.2−3.0; P = .01) but poses little increased risk to persons without such exposure. Persons with smoking exposure of more than 50 pack-years who had the GSTM1 0/0 genotype had a sixfold greater risk relative to persons in the lowest risk group (i.e., nonsmokers who were GSTM1 +/+ or +/0). In the pooled clinic control and community sample groups (677 individuals), the GSTM1 0/0 genotype occurred less frequently among Blacks (35%) than among Whites (49%, P<.001). Conclusions : These findings support a protective role for the GSTM1 gene in bladder cancer. From these findings, it is estimated that 25% of all bladder cancer may be attributable to the at-risk GSTM1 0/0 genotype. [J Natl Cancer Inst 85: 1159–1164, 1993]

This article describes how genetic components of disease susceptibility can be evaluated in case-control studies, where cases and controls are sampled independently from the population at large. Subjects are assumed unrelated, in contrast to studies of familial aggregation and linkage. The logistic model can be used to test collapsibility over phenotypes or genotypes, and to estimate interactions between environmental and genetic factors. Such interactions provide an example of a context where non-hierarchical models make sense biologically. Also, if the exposure and genetic categories occur independently and the disease is rare, then analyses based only on cases are valid, and offer better precision for estimating gene-environment interactions than those based on the full data.

Montserrat Garcia-Closas and colleagues report a genome-wide association study for bladder cancer. They identify three new susceptibility loci on chromosomes 22q13.1, 19q12 and 2q37.1. We conducted a multi-stage, genome-wide association study of bladder cancer with a primary scan of 591,637 SNPs in 3,532 affected individuals (cases) and 5,120 controls of European descent from five studies followed by a replication strategy, which included 8,382 cases and 48,275 controls from 16 studies. In a combined analysis, we identified three new regions associated with bladder cancer on chromosomes 22q13.1, 19q12 and 2q37.1: rs1014971, (P = 8 × 10−12) maps to a non-genic region of chromosome 22q13.1, rs8102137 (P = 2 × 10−11) on 19q12 maps to CCNE1 and rs11892031 (P = 1 × 10−7) maps to the UGT1A cluster on 2q37.1. We confirmed four previously identified genome-wide associations on chromosomes 3q28, 4p16.3, 8q24.21 and 8q24.3, validated previous candidate associations for the GSTM1 deletion (P = 4 × 10−11) and a tag SNP for NAT2 acetylation status (P = 4 × 10−11), and found interactions with smoking in both regions. Our findings on common variants associated with bladder cancer risk should provide new insights into the mechanisms of carcinogenesis.

Most errors that arise during DNA replication can be corrected by DNA polymerase proofreading or by post-replication mismatch repair (MMR). Inactivation of both mutation-avoidance systems results in extremely high mutability that can lead to error catastrophe. High mutability and the likelihood of cancer can be caused by mutations and epigenetic changes that reduce MMR. Hypermutability can also be caused by external factors that directly inhibit MMR. Identifying such factors has important implications for understanding the role of the environment in genome stability. We found that chronic exposure of yeast to environmentally relevant concentrations of cadmium, a known human carcinogen, can result in extreme hypermutability. The mutation specificity along with responses in proofreading-deficient and MMR-deficient mutants indicate that cadmium reduces the capacity for MMR of small misalignments and base-base mismatches. In extracts of human cells, cadmium inhibited at least one step leading to mismatch removal. Together, our data show that a high level of genetic instability can result from environmental impediment of a mutation-avoidance system.

Recent sequencing studies have extensively explored the somatic alterations present in the nuclear genomes of cancers. Although mitochondria control energy metabolism and apoptosis, the origins and impact of cancer-associated mutations in mtDNA are unclear. In this study, we analyzed somatic alterations in mtDNA from 1675 tumors. We identified 1907 somatic substitutions, which exhibited dramatic replicative strand bias, predominantly C > T and A > G on the mitochondrial heavy strand. This strand-asymmetric signature differs from those found in nuclear cancer genomes but matches the inferred germline process shaping primate mtDNA sequence content. A number of mtDNA mutations showed considerable heterogeneity across tumor types. Missense mutations were selectively neutral and often gradually drifted towards homoplasmy over time. In contrast, mutations resulting in protein truncation undergo negative selection and were almost exclusively heteroplasmic. Our findings indicate that the endogenous mutational mechanism has far greater impact than any other external mutagens in mitochondria and is fundamentally linked to mtDNA replication.

Objective To explore the role of folic acid supplements, dietary folates, and multivitamins in the prevention of facial clefts. Design National population based case-control study. Setting Infants born 1996-2001 in Norway. Participants 377 infants with cleft lip with or without cleft palate; 196 infants with cleft palate alone; 763 controls. Main outcome measures Association of facial clefts with maternal intake of folic acid supplements, multivitamins, and folates in diet. Results Folic acid supplementation during early pregnancy (≥400 µg/day) was associated with a reduced risk of isolated cleft lip with or without cleft palate after adjustment for multivitamins, smoking, and other potential confounding factors (adjusted odds ratio 0.61, 95% confidence interval 0.39 to 0.96). Independent of supplements, diets rich in fruits, vegetables, and other high folate containing foods reduced the risk somewhat (adjusted odds ratio 0.75, 0.50 to 1.11). The lowest risk of cleft lip was among women with folate rich diets who also took folic acid supplements and multivitamins (0.36, 0.17 to 0.77). Folic acid provided no protection against cleft palate alone (1.07, 0.56 to 2.03). Conclusions Folic acid supplements during early pregnancy seem to reduce the risk of isolated cleft lip (with or without cleft palate) by about a third. Other vitamins and dietary factors may provide additional benefit.

The Illumina HumanMethylation450 BeadChip is increasingly utilized in epigenome-wide association studies, however, this array-based measurement of DNA methylation is subject to measurement variation. Appropriate data preprocessing to remove background noise is important for detecting the small changes that may be associated with disease. We developed a novel background correction method, ENmix, that uses a mixture of exponential and truncated normal distributions to flexibly model signal intensity and uses a truncated normal distribution to model background noise. Depending on data availability, we employ three approaches to estimate background normal distribution parameters using (i) internal chip negative controls, (ii) out-of-band Infinium I probe intensities or (iii) combined methylated and unmethylated intensities. We evaluate ENmix against other available methods for both reproducibility among duplicate samples and accuracy of methylation measurement among laboratory control samples. ENmix out-performed other background correction methods for both these measures and substantially reduced the probe-design type bias between Infinium I and II probes. In reanalysis of existing EWAS data we show that ENmix can identify additional CpGs, and results in smaller P-value estimates for previously-validated CpGs. We incorporated the method into R package ENmix, which is freely available from Bioconductor website.

Abstract Biological ageing estimators derived from DNA methylation (DNAm) data are heritable and correlate with morbidity and mortality. Leveraging DNAm and SNP data from >41,000 individuals, we identify 137 genome-wide significant loci (113 novel) from meta-analyses of four epigenetic clocks and epigenetic surrogate markers for granulocyte proportions and plasminogen activator inhibitor 1 levels, respectively. We report strong genetic correlations with longevity and lifestyle factors such as smoking, education, and obesity. Significant associations are observed in polygenic risk score analysis and to a lesser extent in Mendelian randomization analyses. This study illuminates the genetic architecture underlying epigenetic ageing and its shared genetic contributions with lifestyle factors and longevity.