ABSTRACT Lipoprotein(a), Lp(a), is a modified low-density lipoprotein particle where apolipoprotein(a) (protein product of the LPA gene) is covalently attached to apolipoprotein B. Lp(a) is a highly heritable, causal risk factor for cardiovascular diseases and varies in concentrations across ancestries. To comprehensively delineate the inherited basis for plasma Lp(a), we performed deep-coverage whole genome sequencing in 8,392 individuals of European and African American ancestries. Through whole genome variant discovery and direct genotyping of all structural variants overlapping LPA , we quantified the 5.5kb kringle IV-2 copy number (KIV2-CN), a known LPA structural polymorphism, and developed a model for its imputation. Through common variant analysis, we discovered a novel locus ( SORT1 ) associated with Lp(a)-cholesterol, and also genetic modifiers of KIV2-CN. Furthermore, in contrast to previous GWAS studies, we explain most of the heritability of Lp(a), observing Lp(a) to be 85% heritable among African Americans and 75% among Europeans, yet with notable inter-ethnic heterogeneity. Through analyses of aggregates of rare coding and non-coding variants with Lp(a)-cholesterol, we found the only genome-wide significant signal to be at a non-coding SLC22A3 intronic window also previously described to be associated with Lp(a); however, this association was mitigated by adjustment with KIV2-CN. Finally, using an additional imputation dataset (N=27,344), we performed Mendelian randomization of LPA variant classes, finding that genetically regulated Lp(a) is more strongly associated with incident cardiovascular diseases than directly measured Lp(a), and is significantly associated with measures of subclinical atherosclerosis in African Americans.

Both short and long sleep are associated with an adverse lipid profile, likely through different biological pathways. To provide new insights in the biology of sleep-associated adverse lipid profile, we conducted multi-ancestry genome-wide sleep-SNP interaction analyses on three lipid traits (HDL-c, LDL-c and triglycerides). In the total study sample (discovery + replication) of 126,926 individuals from 5 different ancestry groups, when considering either long or short total sleep time interactions in joint analyses, we identified 49 novel lipid loci, and 10 additional novel lipid loci in a restricted sample of European-ancestry cohorts. In addition, we identified new gene-sleep interactions for known lipid loci such as LPL and PCSK9. The novel gene-sleep interactions had a modest explained variance in lipid levels: most notable, gene-short-sleep interactions explained 4.25% of the variance in triglyceride concentration. Collectively, these findings contribute to our understanding of the biological mechanisms involved in sleep-associated adverse lipid profiles.

Deep-coverage whole genome sequencing at the population level is now feasible and offers potential advantages for locus discovery, particularly in the analysis rare mutations in non-coding regions. Here, we performed whole genome sequencing in 16,324 participants from four ancestries at mean depth >29X and analyzed correlations of genotypes with four quantitative traits - plasma levels of total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), high-density lipoprotein cholesterol, and triglycerides. We conducted a discovery analysis including common or rare variants in coding as well as non-coding regions and developed a framework to interpret genome sequence for dyslipidemia risk. Common variant association yielded loci previously described with the exception of a few variants not captured earlier by arrays or imputation. In coding sequence, rare variant association yielded known Mendelian dyslipidemia genes and, in non-coding sequence, we detected no rare variant association signals after application of four approaches to aggregate variants in non-coding regions. We developed a new, genome-wide polygenic score for LDL-C and observed that a high polygenic score conferred similar effect size to a monogenic mutation (~30 mg/dl higher LDL-C for each); however, among those with extremely high LDL-C, a high polygenic score was considerably more prevalent than a monogenic mutation (23% versus 2% of participants, respectively).

Abstract Long and short sleep duration are associated with elevated blood pressure (BP), possibly through effects on molecular pathways that influence neuroendocrine and vascular systems. To gain new insights into the genetic basis of sleep-related BP variation, we performed genome-wide gene by short or long sleep duration interaction analyses on four BP traits (systolic BP, diastolic BP, mean arterial pressure, and pulse pressure) across five ancestry groups using 1 degree of freedom (1df) interaction and 2df joint tests. Primary multi-ancestry analyses in 62,969 individuals in stage 1 identified 3 novel loci that were replicated in an additional 59,296 individuals in stage 2, including rs7955964 ( FIGNL2/ANKRD33 ) showing significant 1df interactions with long sleep duration and rs73493041 ( SNORA26/C9orf170 ) and rs10406644 ( KCTD15/LSM14A ) showing significant 1df interactions with short sleep duration (P int < 5×10 −8 ). Secondary ancestry-specific two-stage analyses and combined stage 1 and 2 analyses additionally identified 23 novel loci that need external replication, including 3 and 5 loci showing significant 1df interactions with long and short sleep duration, respectively (P int < 5×10 −8 ). Multiple genes mapped to our 26 novel loci have known functions in sleep-wake regulation, nervous and cardiometabolic systems. We also identified new gene by long sleep interactions near five known BP loci (≤1Mb) including NME7, FAM208A, MKLN1, CEP164 , and RGL3/ELAVL3 (P int < 5×10 −8 ). This study indicates that sleep and primary mechanisms regulating BP may interact to elevate BP level, suggesting novel insights into sleep-related BP regulation.