Abstract A major challenge of genome-wide association studies (GWAS) is to translate phenotypic associations into biological insights. Here, we integrate a large GWAS on blood lipids involving 1.6 million individuals from five ancestries with a wide array of functional genomic datasets to discover regulatory mechanisms underlying lipid associations. We first prioritize lipid-associated genes with expression quantitative trait locus (eQTL) colocalizations, and then add chromatin interaction data to narrow the search for functional genes. Polygenic enrichment analysis across 697 annotations from a host of tissues and cell types confirms the central role of the liver in lipid levels, and highlights the selective enrichment of adipose-specific chromatin marks in high-density lipoprotein cholesterol and triglycerides. Overlapping transcription factor (TF) binding sites with lipid-associated loci identifies TFs relevant in lipid biology. In addition, we present an integrative framework to prioritize causal variants at GWAS loci, producing a comprehensive list of candidate causal genes and variants with multiple layers of functional evidence. Two prioritized genes, CREBRF and RRBP1 , show convergent evidence across functional datasets supporting their roles in lipid biology.

Heart failure (HF) is a leading cause of morbidity and mortality worldwide. A small proportion of HF cases are attributable to monogenic cardiomyopathies and existing genome-wide association studies (GWAS) have yielded only limited insights, leaving the observed heritability of HF largely unexplained. We report the largest GWAS meta-analysis of HF to-date, comprising 47,309 cases and 930,014 controls. We identify 12 independent associations with HF at 11 genomic loci, all of which demonstrate one or more associations with coronary artery disease (CAD), atrial fibrillation, or reduced left ventricular function suggesting shared genetic aetiology. Expression quantitative trait analysis of non-CAD-associated loci implicate genes involved in cardiac development (MYOZ1, SYNPO2L), protein homeostasis (BAG3), and cellular senescence (CDKN1A). Using Mendelian randomisation analysis we provide new evidence supporting previously equivocal causal roles for several HF risk factors identified in observational studies, and demonstrate CAD-independent effects for atrial fibrillation, body mass index, hypertension and triglycerides. These findings extend our knowledge of the genes and pathways underlying HF and may inform the development of new therapeutic approaches.

Coarctation of the aorta (CoA) accounts for 4-8% of congenital heart defects (CHDs) and carries substantial morbidity despite treatment. We performed a genome-wide association study (GWAS) of CoA among 120 Icelandic cases and 355,166 controls and found association with a rare (frequency = 0.34%) missense mutation p.Arg721Trp in MYH6 (odds ratio (OR) = 44.2, P = 5.0x10-22), encoding an essential sarcomere protein. Approximately 20% of CoA cases in Iceland carry p.Arg721Trp. This is the first mutation associated with non-familial or sporadic CoA at a population level. P.Arg721Trp also associates with risk of bicuspid aortic valve (BAV) and other CHDs and has been reported to have a broad effect on cardiac electrical function and to associate strongly with sick sinus syndrome (SSS) and atrial fibrillation (AF). These findings suggest that p.Arg721Trp in MYH6 causes a cardiac syndrome with highly variable expressivity, and emphasize the major importance of sarcomere integrity for cardiac development and function.

We performed a meta-analysis of genome-wide association studies on atrial fibrillation (AF) among 14,710 cases and 373,897 controls from Iceland and 14,792 cases and 393,863 controls from the UK Biobank, focusing on low frequency coding and splice mutations, with follow-up in samples from Norway and the US. We observed associations with two missense (OR=1.19 for both) and one splice-donor mutation (OR=1.52) in RPL3L, encoding a ribosomal protein primarily expressed in skeletal muscle and heart. Analysis of 167 RNA samples from the right atrium revealed that the splice donor mutation in RPL3L results in exon skipping. AF is the first disease associated with RPL3L and RPL3L is the first ribosomal gene implicated in AF. This finding is consistent with tissue specialization of ribosomal function. We also found an association with a missense variant in MYZAP (OR=1.37), encoding a component of the intercalated discs of cardiomyocytes, the organelle harbouring most of the mutated proteins involved in arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy. Both discoveries emphasize the close relationship between the mechanical and electrical function of the heart.

Aortic valve stenosis (AS) is the most common valvular heart disease, characterized by a thickened and calcified valve causing left ventricular outflow obstruction. Severe AS is a significant cause of morbidity and mortality, affecting approximately 5% of those over 70 years of age. Little is known about the genetics of AS, although recently a variant at the LPA locus and a rare MYH6 missense variant were found to associate with AS. We report a large genome-wide association study (GWAS) with a follow-up in up to 7,307 AS cases and 801,073 controls. We identified two new AS loci, on chromosome 1p21 near PALMD (rs7543130; OR=1.20, P=1.2x10-22) and on chromosome 2q22 in TEX41 (rs1830321; OR=1.15, P=1.8x10-13). Rs7543130 also associates with bicuspid aortic valve (BAV) (OR=1.28, P=6.6x10-10) and aortic root diameter (P=1.30x10-8) and rs1830321 associates with BAV (OR=1.12, P=5.3x10-3) and coronary artery disease (CAD) (OR=1.05, P=9.3x10-5). These results indicate that AS is partly rooted in the same processes as cardiac development and atherosclerosis.