Thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) is a life-threatening systemic illness of abrupt onset and unknown cause. Proteolysis of the blood-clotting protein von Willebrand factor (VWF) observed in normal plasma is decreased in TTP patients. However, the identity of the responsible protease and its role in the pathophysiology of TTP remain unknown. We performed genome-wide linkage analysis in four pedigrees of humans with congenital TTP and mapped the responsible genetic locus to chromosome 9q34. A predicted gene in the identifed interval corresponds to a segment of a much larger transcript, identifying a new member of the ADAMTS family of zinc metalloproteinase genes (ADAMTS13). Analysis of patients' genomic DNA identified 12 mutations in the ADAMTS13 gene, accounting for 14 of the 15 disease alleles studied. We show that deficiency of ADAMTS13 is the molecular mechanism responsible for TTP, and suggest that physiologic proteolysis of VWF and/or other ADAMTS13 substrates is required for normal vascular homeostasis.

Liability to alcohol dependence (AD) is heritable, but little is known about its complex polygenic architecture or its genetic relationship with other disorders. To discover loci associated with AD and characterize the relationship between AD and other psychiatric and behavioral outcomes, we carried out the largest genome-wide association study to date of DSM-IV-diagnosed AD. Genome-wide data on 14,904 individuals with AD and 37,944 controls from 28 case–control and family-based studies were meta-analyzed, stratified by genetic ancestry (European, n = 46,568; African, n = 6,280). Independent, genome-wide significant effects of different ADH1B variants were identified in European (rs1229984; P = 9.8 × 10–13) and African ancestries (rs2066702; P = 2.2 × 10–9). Significant genetic correlations were observed with 17 phenotypes, including schizophrenia, attention deficit–hyperactivity disorder, depression, and use of cigarettes and cannabis. The genetic underpinnings of AD only partially overlap with those for alcohol consumption, underscoring the genetic distinction between pathological and nonpathological drinking behaviors. Different functional variants in ADH1B (and elsewhere) in Europeans and Africans strongly affect risk for alcohol dependence. Dependence only partly genetically correlates with consumption, with strong correlations to other psychiatric disorders.

Disruptions of the endoplasmic reticulum (ER) that perturb protein folding cause ER stress and elicit an unfolded protein response (UPR) that involves translational and transcriptional changes in gene expression aimed at expanding the ER processing capacity and alleviating cellular injury. Three ER stress sensors (PERK, ATF6, and IRE1) implement the UPR. PERK phosphorylation of the α subunit of eIF2 during ER stress represses protein synthesis, which prevents further influx of ER client proteins. Phosphorylation of eIF2α (eIF2α∼P) also induces preferential translation of ATF4, a transcription activator of the integrated stress response. In this study we show that the PERK/eIF2α∼P/ATF4 pathway is required not only for translational control, but also for activation of ATF6 and its target genes. The PERK pathway facilitates both the synthesis of ATF6 and trafficking of ATF6 from the ER to the Golgi for intramembrane proteolysis and activation of ATF6. As a consequence, liver-specific depletion of PERK significantly reduces both the translational and transcriptional phases of the UPR, leading to reduced protein chaperone expression, disruptions of lipid metabolism, and enhanced apoptosis. These findings show that the regulatory networks of the UPR are fully integrated and help explain the diverse biological defects associated with loss of PERK.

Abstract Liability to alcohol dependence (AD) is heritable, but little is known about its complex polygenic architecture or its genetic relationship with other disorders. To discover loci associated with AD and characterize the relationship between AD and other psychiatric and behavioral outcomes, we carried out the largest GWAS to date of DSM - IV diagnosed AD. Genome - wide data on 14,904 individuals with AD and 37,944 controls from 28 case / control and family - based studies were meta - analyzed, stratified by genetic ancestry (European, N = 46,568; African; N = 6,280). Independent, genome - wide significant effects of different ADH1B variants were identified in European (rs1229984; p = 9.8E - 13) and African ancestries (rs2066702; p = 2.2E - 9). Significant genetic correlations were observed with schizophrenia, ADHD, depression, and use of cigarettes and cannabis. There was only modest genetic correlation with alcohol consumption and inconsistent associations with problem drinking. The genetic underpinnings of AD only partially overlap with those for alcohol consumption, underscoring the genetic distinction between pathological and non - pathological drinking behaviors.

Eating disorders and substance use disorders frequently co-occur. Twin studies reveal shared genetic variance between liabilities to eating disorders and substance use, with the strongest associations between symptoms of bulimia nervosa (BN) and problem alcohol use (genetic correlation [rg], twin-based=0.23-0.53). We estimated the genetic correlation between eating disorder and substance use and disorder phenotypes using data from genome-wide association studies (GWAS). Four eating disorder phenotypes (anorexia nervosa [AN], AN with binge-eating, AN without binge-eating, and a BN factor score), and eight substance-use-related phenotypes (drinks per week, alcohol use disorder [AUD], smoking initiation, current smoking, cigarettes per day, nicotine dependence, cannabis initiation, and cannabis use disorder) from eight studies were included. Significant genetic correlations were adjusted for variants associated with major depressive disorder (MDD). Total sample sizes per phenotype ranged from ~2,400 to ~537,000 individuals. We used linkage disequilibrium score regression to calculate single nucleotide polymorphism-based genetic correlations between eating disorder and substance-use-related phenotypes. Significant positive genetic associations emerged between AUD and AN (rg=0.18; false discovery rate q=0.0006), cannabis initiation and AN (rg=0.23; q<0.0001), and cannabis initiation and AN with binge-eating (rg=0.27; q=0.0016). Conversely, significant negative genetic correlations were observed between three non-diagnostic smoking phenotypes (smoking initiation, current smoking, and cigarettes per day) and AN without binge-eating (rgs=-0.19 to -0.23; qs<0.04). The genetic correlation between AUD and AN was no longer significant after co-varying for MDD loci. The patterns of association between eating disorder- and substance-use-related phenotypes highlights the potentially complex and substance-specific relationships between these behaviors.

To provide novel insights into the biology of opioid dependence (OD) and opioid use (i.e., exposure, OE), we completed a genome-wide analysis comparing up to 4,503 OD cases, 4,173 opioid-exposed controls, and 32,500 opioid-unexposed controls. Among the variants identified, rs9291211 was associated with OE (a comparison of exposed vs. unexposed controls; z=-5.39, p=7.2x10-8). This variant regulates the transcriptomic profiles of SLC30A9 and BEND4 in multiple brain tissues and was previously associated with depression, alcohol consumption, and neuroticism. A phenome-wide scan of rs9291211 in the UK Biobank (N>360,000) found association of this variant with propensity to use dietary supplements (p=1.68x10-8). With respect to the same OE phenotype in the gene-based analysis, we identified SDCCAG8 (z=4.69, p=10-6), which was previously associated with educational attainment, risk-taking behaviors, and schizophrenia. In addition, rs201123820 showed a genome-wide significant difference between OD cases and unexposed controls (z=5.55, p=2.9x10-8) and a significant association with musculoskeletal disorders in the UK Biobank (p=4.88x10-7). A polygenic risk score (PRS) based on a GWAS of risk-tolerance (N=466,571) was positively associated with OD (OD cases vs. unexposed controls, p=8.1x10-5; OD cases vs. exposed controls, p=0.054) and OE (exposed controls vs. unexposed controls, p=3.6x10-5). A PRS based on a GWAS of neuroticism (N=390,278) was positively associated with OD (OD cases vs. unexposed controls, p=3.2x10-5; OD cases vs. exposed controls, p=0.002) but not with OE (p=0.671). Our analyses highlight the difference between dependence and exposure and the importance of considering the definition of controls (exposed vs. unexposed) in studies of addiction.

Alcohol exposure triggers changes in gene expression and biological pathways in human brain. We explored alterations in gene expression in the Pre-Frontal Cortex (PFC) of 65 alcoholics and 73 controls of European descent, and identified 129 genes that showed altered expression (FDR < 0.05) in subjects with alcohol dependence. Differentially expressed genes were enriched for pathways related to interferon signaling and Growth Arrest and DNA Damage-inducible 45 (GADD45) signaling. A coexpression module (thistle2) identified by weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) was significantly correlated with alcohol dependence, alcohol consumption, and AUDIT scores. Genes in the thistle2 module were enriched with genes related to calcium signaling pathways and showed significant downregulation of these pathways, as well as enrichment for biological processes related to nicotine response and opioid signaling. A second module (brown4) showed significant upregulation of pathways related to immune signaling. Expression quantitative trait loci (eQTLs) for genes in the brown4 module were also enriched for genetic associations with alcohol dependence and alcohol consumption in large genome-wide studies included in the Psychiatric Genetic Consortium and the UK Biobank alcohol consumption dataset. By leveraging multi-omics data, this transcriptome analysis has identified genes and biological pathways that could provide insight for identifying therapeutic targets for alcohol dependence.