Abstract Being a morning person is a behavioural indicator of a person’s underlying circadian rhythm. Using genome-wide data from 697,828 UK Biobank and 23andMe participants we increase the number of genetic loci associated with being a morning person from 24 to 351. Using data from 85,760 individuals with activity-monitor derived measures of sleep timing we find that the chronotype loci associate with sleep timing: the mean sleep timing of the 5% of individuals carrying the most morningness alleles is 25 min earlier than the 5% carrying the fewest. The loci are enriched for genes involved in circadian regulation, cAMP, glutamate and insulin signalling pathways, and those expressed in the retina, hindbrain, hypothalamus, and pituitary. Using Mendelian Randomisation, we show that being a morning person is causally associated with better mental health but does not affect BMI or risk of Type 2 diabetes. This study offers insights into circadian biology and its links to disease in humans.

John Perry, Ken Ong and colleagues analyze genotype data on ∼370,000 women and identify 389 independent signals that associate with age at menarche, implicating ∼250 genes. Their analyses suggest causal inverse associations, independent of BMI, between puberty timing and risks for breast and endometrial cancers in women and prostate cancer in men. The timing of puberty is a highly polygenic childhood trait that is epidemiologically associated with various adult diseases. Using 1000 Genomes Project–imputed genotype data in up to ∼370,000 women, we identify 389 independent signals (P < 5 × 10−8) for age at menarche, a milestone in female pubertal development. In Icelandic data, these signals explain ∼7.4% of the population variance in age at menarche, corresponding to ∼25% of the estimated heritability. We implicate ∼250 genes via coding variation or associated expression, demonstrating significant enrichment in neural tissues. Rare variants near the imprinted genes MKRN3 and DLK1 were identified, exhibiting large effects when paternally inherited. Mendelian randomization analyses suggest causal inverse associations, independent of body mass index (BMI), between puberty timing and risks for breast and endometrial cancers in women and prostate cancer in men. In aggregate, our findings highlight the complexity of the genetic regulation of puberty timing and support causal links with cancer susceptibility.

Testosterone supplementation is commonly used for its effects on sexual function, bone health and body composition, yet its effects on disease outcomes are unknown. To better understand this, we identified genetic determinants of testosterone levels and related sex hormone traits in 425,097 UK Biobank study participants. Using 2,571 genome-wide significant associations, we demonstrate that the genetic determinants of testosterone levels are substantially different between sexes and that genetically higher testosterone is harmful for metabolic diseases in women but beneficial in men. For example, a genetically determined 1 s.d. higher testosterone increases the risks of type 2 diabetes (odds ratio (OR) = 1.37 (95% confidence interval (95% CI): 1.22–1.53)) and polycystic ovary syndrome (OR = 1.51 (95% CI: 1.33–1.72)) in women, but reduces type 2 diabetes risk in men (OR = 0.86 (95% CI: 0.76–0.98)). We also show adverse effects of higher testosterone on breast and endometrial cancers in women and prostate cancer in men. Our findings provide insights into the disease impacts of testosterone and highlight the importance of sex-specific genetic analyses. Genetic analysis of data from over 400,000 participants in the UK Biobank Study shows that circulating testosterone levels have sex-specific implications for cardiometabolic diseases and cancer outcomes.

John Perry and colleagues report the results of a large genome-wide association study meta-analysis to identify variants influencing age at natural menopause. They identify 54 independent signals and find enrichment near genes involved in delayed puberty and DNA damage response. Menopause timing has a substantial impact on infertility and risk of disease, including breast cancer, but the underlying mechanisms are poorly understood. We report a dual strategy in ∼70,000 women to identify common and low-frequency protein-coding variation associated with age at natural menopause (ANM). We identified 44 regions with common variants, including two regions harboring additional rare missense alleles of large effect. We found enrichment of signals in or near genes involved in delayed puberty, highlighting the first molecular links between the onset and end of reproductive lifespan. Pathway analyses identified major association with DNA damage response (DDR) genes, including the first common coding variant in BRCA1 associated with any complex trait. Mendelian randomization analyses supported a causal effect of later ANM on breast cancer risk (∼6% increase in risk per year; P = 3 × 10−14), likely mediated by prolonged sex hormone exposure rather than DDR mechanisms.

Objective To determine whether height and body mass index (BMI) have a causal role in five measures of socioeconomic status. Design Mendelian randomisation study to test for causal effects of differences in stature and BMI on five measures of socioeconomic status. Mendelian randomisation exploits the fact that genotypes are randomly assigned at conception and thus not confounded by non-genetic factors. Setting UK Biobank. Participants 119 669 men and women of British ancestry, aged between 37 and 73 years. Main outcome measures Age completed full time education, degree level education, job class, annual household income, and Townsend deprivation index. Results In the UK Biobank study, shorter stature and higher BMI were observationally associated with several measures of lower socioeconomic status. The associations between shorter stature and lower socioeconomic status tended to be stronger in men, and the associations between higher BMI and lower socioeconomic status tended to be stronger in women. For example, a 1 standard deviation (SD) higher BMI was associated with a £210 (€276; $300; 95% confidence interval £84 to £420; P=6×10⁻³) lower annual household income in men and a £1890 (£1680 to £2100; P=6×10⁻¹⁵) lower annual household income in women. Genetic analysis provided evidence that these associations were partly causal. A genetically determined 1 SD (6.3 cm) taller stature caused a 0.06 (0.02 to 0.09) year older age of completing full time education (P=0.01), a 1.12 (1.07 to 1.18) times higher odds of working in a skilled profession (P=6×10⁻⁷), and a £1130 (£680 to £1580) higher annual household income (P=4×10⁻⁸). Associations were stronger in men. A genetically determined 1 SD higher BMI (4.6 kg/m²) caused a £2940 (£1680 to £4200; P=1×10⁻⁵) lower annual household income and a 0.10 (0.04 to 0.16) SD (P=0.001) higher level of deprivation in women only. Conclusions These data support evidence that height and BMI play an important partial role in determining several aspects of a person’s socioeconomic status, especially women’s BMI for income and deprivation and men’s height for education, income, and job class. These findings have important social and health implications, supporting evidence that overweight people, especially women, are at a disadvantage and that taller people, especially men, are at an advantage.

Abstract Sleep is an essential human function but its regulation is poorly understood. Using accelerometer data from 85,670 UK Biobank participants, we perform a genome-wide association study of 8 derived sleep traits representing sleep quality, quantity and timing, and validate our findings in 5,819 individuals. We identify 47 genetic associations at P < 5 × 10 −8 , of which 20 reach a stricter threshold of P < 8 × 10 −10 . These include 26 novel associations with measures of sleep quality and 10 with nocturnal sleep duration. The majority of identified variants associate with a single sleep trait, except for variants previously associated with restless legs syndrome. For sleep duration we identify a missense variant (p.Tyr727Cys) in PDE11A as the likely causal variant. As a group, sleep quality loci are enriched for serotonin processing genes. Although accelerometer-derived measures of sleep are imperfect and may be affected by restless legs syndrome, these findings provide new biological insights into sleep compared to previous efforts based on self-report sleep measures.

Background: Previous studies have suggested that modern obesogenic environments accentuate the genetic risk of obesity. However, these studies have proven controversial as to which, if any, measures of the environment accentuate genetic susceptibility to high body mass index (BMI). Methods: We used up to 120 000 adults from the UK Biobank study to test the hypothesis that high-risk obesogenic environments and behaviours accentuate genetic susceptibility to obesity. We used BMI as the outcome and a 69-variant genetic risk score (GRS) for obesity and 12 measures of the obesogenic environment as exposures. These measures included Townsend deprivation index (TDI) as a measure of socio-economic position, TV watching, a ‘Westernized’ diet and physical activity. We performed several negative control tests, including randomly selecting groups of different average BMIs, using a simulated environment and including sun-protection use as an environment. Results: We found gene–environment interactions with TDI (Pinteraction = 3 × 10–10), self-reported TV watching (Pinteraction = 7 × 10–5) and self-reported physical activity (Pinteraction = 5 × 10–6). Within the group of 50% living in the most relatively deprived situations, carrying 10 additional BMI-raising alleles was associated with approximately 3.8 kg extra weight in someone 1.73 m tall. In contrast, within the group of 50% living in the least deprivation, carrying 10 additional BMI-raising alleles was associated with approximately 2.9 kg extra weight. The interactions were weaker, but present, with the negative controls, including sun-protection use, indicating that residual confounding is likely. Conclusions: Our findings suggest that the obesogenic environment accentuates the risk of obesity in genetically susceptible adults. Of the factors we tested, relative social deprivation best captures the aspects of the obesogenic environment responsible.

Depression is more common in obese than non-obese individuals, especially in women, but the causal relationship between obesity and depression is complex and uncertain. Previous studies have used genetic variants associated with BMI to provide evidence that higher body mass index (BMI) causes depression, but have not tested whether this relationship is driven by the metabolic consequences of BMI nor for differences between men and women.We performed a Mendelian randomization study using 48 791 individuals with depression and 291 995 controls in the UK Biobank, to test for causal effects of higher BMI on depression (defined using self-report and Hospital Episode data). We used two genetic instruments, both representing higher BMI, but one with and one without its adverse metabolic consequences, in an attempt to 'uncouple' the psychological component of obesity from the metabolic consequences. We further tested causal relationships in men and women separately, and using subsets of BMI variants from known physiological pathways.Higher BMI was strongly associated with higher odds of depression, especially in women. Mendelian randomization provided evidence that higher BMI partly causes depression. Using a 73-variant BMI genetic risk score, a genetically determined one standard deviation (1 SD) higher BMI (4.9 kg/m2) was associated with higher odds of depression in all individuals [odds ratio (OR): 1.18, 95% confidence interval (CI): 1.09, 1.28, P = 0.00007) and women only (OR: 1.24, 95% CI: 1.11, 1.39, P = 0.0001). Meta-analysis with 45 591 depression cases and 97 647 controls from the Psychiatric Genomics Consortium (PGC) strengthened the statistical confidence of the findings in all individuals. Similar effect size estimates were obtained using different Mendelian randomization methods, although not all reached P < 0.05. Using a metabolically favourable adiposity genetic risk score, and meta-analysing data from the UK biobank and PGC, a genetically determined 1 SD higher BMI (4.9 kg/m2) was associated with higher odds of depression in all individuals (OR: 1.26, 95% CI: 1.06, 1.50], P = 0.010), but with weaker statistical confidence.Higher BMI, with and without its adverse metabolic consequences, is likely to have a causal role in determining the likelihood of an individual developing depression.

Abstract Hand grip strength is a widely used proxy of muscular fitness, a marker of frailty, and predictor of a range of morbidities and all-cause mortality. To investigate the genetic determinants of variation in grip strength, we perform a large-scale genetic discovery analysis in a combined sample of 195,180 individuals and identify 16 loci associated with grip strength ( P <5 × 10 −8 ) in combined analyses. A number of these loci contain genes implicated in structure and function of skeletal muscle fibres ( ACTG1 ), neuronal maintenance and signal transduction ( PEX14, TGFA, SYT1 ), or monogenic syndromes with involvement of psychomotor impairment ( PEX14, LRPPRC and KANSL1 ). Mendelian randomization analyses are consistent with a causal effect of higher genetically predicted grip strength on lower fracture risk. In conclusion, our findings provide new biological insight into the mechanistic underpinnings of grip strength and the causal role of muscular strength in age-related morbidities and mortality.