Given the importance of Africa to studies of human origins and disease susceptibility, detailed characterization of African genetic diversity is needed. The African Genome Variation Project provides a resource with which to design, implement and interpret genomic studies in sub-Saharan Africa and worldwide. The African Genome Variation Project represents dense genotypes from 1,481 individuals and whole-genome sequences from 320 individuals across sub-Saharan Africa. Using this resource, we find novel evidence of complex, regionally distinct hunter-gatherer and Eurasian admixture across sub-Saharan Africa. We identify new loci under selection, including loci related to malaria susceptibility and hypertension. We show that modern imputation panels (sets of reference genotypes from which unobserved or missing genotypes in study sets can be inferred) can identify association signals at highly differentiated loci across populations in sub-Saharan Africa. Using whole-genome sequencing, we demonstrate further improvements in imputation accuracy, strengthening the case for large-scale sequencing efforts of diverse African haplotypes. Finally, we present an efficient genotype array design capturing common genetic variation in Africa. The African Genome Variation Project contains the whole-genome sequences of 320 individuals and dense genotypes on 1,481 individuals from sub-Saharan Africa; it enables the design and interpretation of genomic studies, with implications for finding disease loci and clues to human origins. The African Genome Variation Project (AGVP) is collecting data on the structure of African genomes to provide a central resource for genetic disease studies in Africa. It currently represents dense genotypes from 1,481 individuals and whole-genome sequences from 320 individuals across sub-Saharan Africa. Using these data, Manjinder Sandhu and colleagues identify new loci under selection, including those associated with malaria and hypertension. They show that modern imputation panels can identify association signals at highly differentiated loci across population groups. They demonstrate the utility of whole-genome sequences in further improving the imputation accuracy. In addition, they describe the first efficient genotype array design capturing common genetic variation in Africa.

Abstract South Eastern Bantu-speaking (SEB) groups constitute more than 80% of the population in South Africa. Despite clear linguistic and geographic diversity, the genetic differences between these groups have not been systematically investigated. Based on genome-wide data of over 5000 individuals, representing eight major SEB groups, we provide strong evidence for fine-scale population structure that broadly aligns with geographic distribution and is also congruent with linguistic phylogeny (separation of Nguni, Sotho-Tswana and Tsonga speakers). Although differential Khoe-San admixture plays a key role, the structure persists after Khoe-San ancestry-masking. The timing of admixture, levels of sex-biased gene flow and population size dynamics also highlight differences in the demographic histories of individual groups. The comparisons with five Iron Age farmer genomes further support genetic continuity over ∼400 years in certain regions of the country. Simulated trait genome-wide association studies further show that the observed population structure could have major implications for biomedical genomics research in South Africa.

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.

Admixed populations are a resource to study the global genetic architecture of complex phenotypes, which is critical, considering that non-European populations are severely under-represented in genomic studies. Leveraging admixture in Brazilians, whose chromosomes are mosaics of fragments of Native American, European and African origins, we used genome-wide data to perform admixture mapping/fine-mapping of Body Mass Index (BMI) in three population-based cohorts from Northeast (Salvador), Southeast (Bambuí) and South (Pelotas) of the country. We found significant associations with African-associated alleles in children from Salvador (PALD1 and ZMIZ1 genes), and in young adults from Pelotas (NOD2 and MTUS2 genes). More importantly, in Pelotas, rs114066381, mapped in a potential regulatory region, is significantly associated only in females (p= 2.76 e-06). This variant is very rare in Europeans but with frequencies of ~3% in West Africa, and has a strong female-specific effect (95%CI: 2.32-5.65 kg/m2 per each A allele). We confirmed this sex-specific association and replicated its strong effect for an adjusted fat-mass index in the same Pelotas cohort, and for BMI in another Brazilian cohort from São Paulo (Southeast Brazil). A meta-analysis confirmed the significant association. Remarkably, we observed that while the frequency of rs114066381-A allele ranges from 0.8 to 2.1% in the studied populations, it attains ~9% among morbidly obese women from Pelotas, São Paulo, and Bambuí. The effect size of rs114066381 is at least five-times the effect size of the FTO SNPs rs9939609 and rs1558902, already emblematic for their high effects, and for which we replicated associations in Pelotas. We demonstrate how, after a decade of GWAS mostly performed in European-ancestry populations, non-European and admixed populations are a source of new relevant phenotype-associated genetic variants.