Coronary artery disease (CAD) is the commonest cause of death. Here, we report an association analysis in 63,746 CAD cases and 130,681 controls identifying 15 loci reaching genome-wide significance, taking the number of susceptibility loci for CAD to 46, and a further 104 independent variants (r(2) < 0.2) strongly associated with CAD at a 5% false discovery rate (FDR). Together, these variants explain approximately 10.6% of CAD heritability. Of the 46 genome-wide significant lead SNPs, 12 show a significant association with a lipid trait, and 5 show a significant association with blood pressure, but none is significantly associated with diabetes. Network analysis with 233 candidate genes (loci at 10% FDR) generated 5 interaction networks comprising 85% of these putative genes involved in CAD. The four most significant pathways mapping to these networks are linked to lipid metabolism and inflammation, underscoring the causal role of these activities in the genetic etiology of CAD. Our study provides insights into the genetic basis of CAD and identifies key biological pathways.

Here 106 genomic loci associated with age at menarche, a marker of puberty timing in females, are identified; these loci show enrichment for genes involved in nuclear hormone receptor function, body mass index, and rare disorders of puberty, and for genes located in imprinted regions, with parent-of-origin specific effects at several loci. The age at which females first experience menstruation, called menarche, is a heritable trait associated with risks for obesity, type 2 diabetes, cardiovascular disease, breast cancer and general mortality. This large-scale genome-wide association study identifies 123 signals at 106 genomic loci associated with age at menarche. New findings include parent-of-origin-specific allelic associations (both maternally and paternally driven) at three imprinted loci and the implication of retinoic acid and GABAB receptor II signalling and lysine-specific histone demethylation. These data bring new insights into the genetic architecture of puberty timing and suggest a model involving thousands of genetic variants. Age at menarche is a marker of timing of puberty in females. It varies widely between individuals, is a heritable trait and is associated with risks for obesity, type 2 diabetes, cardiovascular disease, breast cancer and all-cause mortality1. Studies of rare human disorders of puberty and animal models point to a complex hypothalamic-pituitary-hormonal regulation2,3, but the mechanisms that determine pubertal timing and underlie its links to disease risk remain unclear. Here, using genome-wide and custom-genotyping arrays in up to 182,416 women of European descent from 57 studies, we found robust evidence (P < 5 × 10−8) for 123 signals at 106 genomic loci associated with age at menarche. Many loci were associated with other pubertal traits in both sexes, and there was substantial overlap with genes implicated in body mass index and various diseases, including rare disorders of puberty. Menarche signals were enriched in imprinted regions, with three loci (DLK1-WDR25, MKRN3-MAGEL2 and KCNK9) demonstrating parent-of-origin-specific associations concordant with known parental expression patterns. Pathway analyses implicated nuclear hormone receptors, particularly retinoic acid and γ-aminobutyric acid-B2 receptor signalling, among novel mechanisms that regulate pubertal timing in humans. Our findings suggest a genetic architecture involving at least hundreds of common variants in the coordinated timing of the pubertal transition.

BackgroundComparison of patients with coronary heart disease and controls in genome-wide association studies has revealed several single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with coronary heart disease. We aimed to establish the external validity of these findings and to obtain more precise risk estimates using a prospective cohort design.MethodsWe tested 13 recently discovered SNPs for association with coronary heart disease in a case-control design including participants differing from those in the discovery samples (3829 participants with prevalent coronary heart disease and 48 897 controls free of the disease) and a prospective cohort design including 30 725 participants free of cardiovascular disease from Finland and Sweden. We modelled the 13 SNPs as a multilocus genetic risk score and used Cox proportional hazards models to estimate the association of genetic risk score with incident coronary heart disease. For case-control analyses we analysed associations between individual SNPs and quintiles of genetic risk score using logistic regression.FindingsIn prospective cohort analyses, 1264 participants had a first coronary heart disease event during a median 10·7 years' follow-up (IQR 6·7–13·6). Genetic risk score was associated with a first coronary heart disease event. When compared with the bottom quintile of genetic risk score, participants in the top quintile were at 1·66-times increased risk of coronary heart disease in a model adjusting for traditional risk factors (95% CI 1·35–2·04, p value for linear trend=7·3×10−10). Adjustment for family history did not change these estimates. Genetic risk score did not improve C index over traditional risk factors and family history (p=0·19), nor did it have a significant effect on net reclassification improvement (2·2%, p=0·18); however, it did have a small effect on integrated discrimination index (0·004, p=0·0006). Results of the case-control analyses were similar to those of the prospective cohort analyses.InterpretationUsing a genetic risk score based on 13 SNPs associated with coronary heart disease, we can identify the 20% of individuals of European ancestry who are at roughly 70% increased risk of a first coronary heart disease event. The potential clinical use of this panel of SNPs remains to be defined.FundingThe Wellcome Trust; Academy of Finland Center of Excellence for Complex Disease Genetics; US National Institutes of Health; the Donovan Family Foundation.

Abstract Vitamin D is a steroid hormone precursor that is associated with a range of human traits and diseases. Previous GWAS of serum 25-hydroxyvitamin D concentrations have identified four genome-wide significant loci ( GC, NADSYN1/DHCR7, CYP2R1, CYP24A1 ). In this study, we expand the previous SUNLIGHT Consortium GWAS discovery sample size from 16,125 to 79,366 (all European descent). This larger GWAS yields two additional loci harboring genome-wide significant variants ( P = 4.7×10 −9 at rs8018720 in SEC23A , and P = 1.9×10 −14 at rs10745742 in AMDHD1 ). The overall estimate of heritability of 25-hydroxyvitamin D serum concentrations attributable to GWAS common SNPs is 7.5%, with statistically significant loci explaining 38% of this total. Further investigation identifies signal enrichment in immune and hematopoietic tissues, and clustering with autoimmune diseases in cell-type-specific analysis. Larger studies are required to identify additional common SNPs, and to explore the role of rare or structural variants and gene–gene interactions in the heritability of circulating 25-hydroxyvitamin D levels.

Ruth Loos and colleagues use genome-wide association to identify common variants influencing body fat percentage. Unexpectedly, they show that a body-fat–decreasing allele near IRS1 is associated with an impaired metabolic profile, including increased risk of type 2 diabetes and coronary artery disease. Genome-wide association studies have identified 32 loci influencing body mass index, but this measure does not distinguish lean from fat mass. To identify adiposity loci, we meta-analyzed associations between ∼2.5 million SNPs and body fat percentage from 36,626 individuals and followed up the 14 most significant (P < 10−6) independent loci in 39,576 individuals. We confirmed a previously established adiposity locus in FTO (P = 3 × 10−26) and identified two new loci associated with body fat percentage, one near IRS1 (P = 4 × 10−11) and one near SPRY2 (P = 3 × 10−8). Both loci contain genes with potential links to adipocyte physiology. Notably, the body-fat–decreasing allele near IRS1 is associated with decreased IRS1 expression and with an impaired metabolic profile, including an increased visceral to subcutaneous fat ratio, insulin resistance, dyslipidemia, risk of diabetes and coronary artery disease and decreased adiponectin levels. Our findings provide new insights into adiposity and insulin resistance.

To evaluate the shared genetic etiology of type 2 diabetes (T2D) and coronary heart disease (CHD), we conducted a genome-wide, multi-ancestry study of genetic variation for both diseases in up to 265,678 subjects for T2D and 260,365 subjects for CHD. We identify 16 previously unreported loci for T2D and 1 locus for CHD, including a new T2D association at a missense variant in HLA-DRB5 (odds ratio (OR) = 1.29). We show that genetically mediated increase in T2D risk also confers higher CHD risk. Joint T2D-CHD analysis identified eight variants-two of which are coding-where T2D and CHD associations appear to colocalize, including a new joint T2D-CHD association at the CCDC92 locus that also replicated for T2D. The variants associated with both outcomes implicate new pathways as well as targets of existing drugs, including icosapent ethyl and adipocyte fatty-acid-binding protein.

Abstract The timing of puberty is a highly polygenic childhood trait that is epidemiologically associated with various adult diseases. Here, we analyse 1000-Genome reference panel imputed genotype data on up to ~370,000 women and identify 389 independent signals (all P<5×10 −8 ) for age at menarche, a notable milestone in female pubertal development. In Icelandic data from deCODE, these signals explain ~7.4% of the population variance in age at menarche, corresponding to one quarter of the estimated heritability. We implicate over 250 genes via coding variation or associated gene expression, and demonstrate enrichment across genes active in neural tissues. We identify multiple rare variants near the imprinted genes MKRN3 and DLK1 that exhibit large effects on menarche only when paternally inherited. Disproportionate effects of variants on early or late puberty timing are observed: single variant and heritability estimates are larger for early than late puberty timing in females. The opposite pattern is seen in males, with larger estimates for late than early puberty timing. Mendelian randomization analyses indicate causal inverse associations, independent of BMI, between puberty timing and risks for breast and endometrial cancers in women, and prostate cancer in men. In aggregate, our findings reveal new complexity in the genetic regulation of puberty timing and support new causal links with adult cancer risks.

Background: Exercise is inversely related with cardiovascular disease (CVD), but large-scale studies of incident CVD events are lacking. Moreover, little is known about genetic determinants of fitness and physical activity, and modifiable effects of exercise in individuals with elevated genetic risk of CVD. Finally, causal analyses of exercise traits are limited. Methods: We estimated associations of grip strength, physical activity, and cardiorespiratory fitness with CVD and all-cause death in up to 502,635 individuals from the UK Biobank. We also examined these associations in individuals with different genetic burden on coronary heart disease (CHD) and atrial fibrillation (AF). Finally, we performed genome-wide association study (GWAS) of grip strength and physical activity, as well as Mendelian randomization analysis to assess the causal role of grip strength in CHD. Findings: Grip strength, physical activity, and cardiorespiratory fitness showed strong inverse associations with incident cardiovascular events and all-cause death (for composite CVD; HR, 0.78, 95% CI, 0.77-0.80; HR, 0.94, 95% CI, 0.93-0.95, and HR, 0.67, 95% CI, 0.63-0.71, per SD change, respectively). We observed stronger associations of grip strength with CHD and AF for individuals in the lowest tertile of genetic risk (Pinteraction=0.006, Pinteraction=0.03, respectively), but the inverse associations were present in each category of genetic risk. We report 27 novel genetic loci associated with grip strength and 2 loci with physical activity, with the strongest associations in FTO (rs56094641, P=3.8*10e-24) and SMIM2 (rs9316077, P=1.4*10e-8), respectively. By use of Mendelian randomization, we provide evidence that grip strength is causally related to CHD. Interpretation: Maintaining physical strength is likely to prevent future cardiovascular events, also in individuals with elevated genetic risk for CVD.

Background: Hand grip strength, a simple indicator of muscular strength, has been associated with a range of health conditions, including fractures, disability, cardiovascular disease and premature death risk. Twin studies have suggested a high (50-60%) heritability, but genetic determinants are largely unknown. Aims: In this study, our aim was to study genetic variation associated with muscular strength in a large sample of 334,925 individuals of European descent from the UK Biobank, and to evaluate shared genetic aetiology with and causal effects of grip strength on physical and cognitive health. Methods and Results: In our discovery analysis of 223,315 individuals, we identified 101 loci associated with grip strength at genome-wide significance (P<5e-8). Of these, 64 were associated (P<0.01 and consistent direction) also in the replication dataset (N=111,610). Many of the lead SNPs were located in or near genes known to have a function in developmental disorders (FTO, SLC39A8, TFAP2B, TGFA, CELF1, TCF4, BDNF, FOXP1, KIF1B, ANTXR2), and one of the most significant genes based on a gene-based analysis (ATP2A1) encodes SERCA1, the critical enzyme in calcium uptake to the sarcoplasmic reticulum, which plays a major role in muscle contraction and relaxation. Further, we demonstrated a significant enrichment of gene expression in brain-related transcripts among grip strength associations. Finally, we observed inverse genetic correlations of grip strength with cardiometabolic traits, and positive correlation with parents' age of death and education; and showed that grip strength was causally related to fitness, physical activity and other indicators of frailty, including cognitive performance scores. Conclusions: In our study of over 330,000 individuals from the general population, the genetic findings for hand grip strength suggest an important role of the central nervous system in strength performance. Further, our results indicate that maintaining good muscular strength is important for physical and cognitive performance and healthy aging.

Objective: Loss-of-function variants in the angiopoietin-like 3 gene (ANGPTL3) have been associated with low levels of plasma lipoproteins and decreased coronary artery disease risk. We aimed to determine detailed metabolic effects of genetically-induced ANGPTL3 deficiency in fasting and postprandial state. Approach and Results: We studied individuals carrying S17X loss-of-function mutation in ANGPTL3 (6 homozygous and 32 heterozygous carriers) and 38 noncarriers. Nuclear magnetic resonance metabolomics was used to quantify 225 circulating metabolic measures. We compared metabolic differences between loss-of-function carriers and noncarriers in fasting state and after a high fat meal. In fasting, ANGPTL3 deficiency was characterized by similar extent of reductions in low-density lipoprotein cholesterol (0.74 SD-units lower concentration per loss-of-function allele [95%CI 0.42-1.06]) as observed for many triglyceride-rich lipoprotein measures, including very-low-density lipoprotein cholesterol (0.75 [0.45-1.05]). Within most lipoprotein subclasses, absolute levels of cholesterol were decreased more than triglycerides, resulting in the relative proportion of cholesterol being reduced within triglyceride-rich lipoproteins and their remnants. Further, beta-hydroxybutyrate was elevated (0.55 [0.21-0.89]). Homozygous ANGPTL3 loss-of-function carriers showed essentially no postprandial increase in triglyceride-rich lipoproteins and fatty acids, without evidence for adverse compensatory metabolic effects. Conclusions: In addition to overall triglyceride and low-density lipoprotein cholesterol lowering effects, ANGPTL3 deficiency results in reduction of cholesterol proportion within triglyceride-rich lipoproteins and their remnants. Further, ANGPTL3 loss-of-function carriers had elevated ketone body production, suggesting enhanced hepatic fatty acid beta-oxidation. The detailed metabolic profile in human knockouts of ANGPTL3 reinforces inactivation of ANGPTL3 as a promising therapeutic target for decreasing cardiovascular risk.