ABSTRACT Background Published genome-wide association studies (GWAS) are mainly European-centric, examine a narrow view of phenotypic variation, and infrequently interrogate genetic effects shared across traits. We therefore examined the extent to which a multi-ethnic, combined trait GWAS of phenotypes that map to well-defined biology can enable detection and characterization of complex trait loci. Methods With 1000 Genomes Phase 3 imputed data in 34,668 participants (15% African American; 3% Chinese American; 51% European American; 30% Hispanic/Latino), we performed covariate-adjusted univariate GWAS of six contiguous electrocardiogram (ECG) traits that decomposed an average heartbeat and two commonly reported composite ECG traits that summed contiguous traits. Combined phenotype testing was performed using the adaptive sum of powered scores test (aSPU). Results We identified six novel and 87 known ECG trait loci (aSPU p-value < 5E-9). Lead SNP rs3211938 at novel locus CD36 was common in African Americans (minor allele frequency=10%) and near-monomorphic in European Americans, with effect sizes for the composite trait, QT interval, among the largest reported. Only one novel locus was detected for the composite traits, due to opposite directions of effects across contiguous traits that summed to near-zero. Combined phenotype testing did not detect novel loci unapparent by univariate testing. However, this approach aided locus characterization, particularly when loci harbored multiple independent signals that differed by trait. Conclusions Despite including one-third as few participants as the largest published GWAS of ECG traits, our study identifies multiple novel ECG genetic loci, emphasizing the importance of ancestral diversity and phenotype measurement in this era of ever-growing GWAS. AUTHOR SUMMARY We leveraged a multiethnic cohort with precise measures of cardioelectric function to identify novel genetic loci affecting this complex, multifaceted phenotype. The success of our approach stresses the importance of phenotypic precision and participant diversity for future locus discovery and characterization efforts, and cautions against compromises made in genome-wide association studies to pursue ever-growing sample sizes.

The electrocardiographic PR interval reflects atrioventricular conduction, and is associated with conduction abnormalities, pacemaker implantation, atrial fibrillation (AF), and cardiovascular mortality[1][1],[2][2]. We performed multi-ancestry (N=293,051) and European only (N=271,570) genome-wide association (GWAS) meta-analyses for the PR interval, discovering 210 loci of which 149 are novel. Variants at all loci nearly doubled the percentage of heritability explained, from 33.5% to 62.6%. We observed enrichment for genes involved in cardiac muscle development/contraction and the cytoskeleton highlighting key regulation processes for atrioventricular conduction. Additionally, 19 novel loci harbour genes underlying inherited monogenic heart diseases suggesting the role of these genes in cardiovascular pathology in the general population. We showed that polygenic predisposition to PR interval duration is an endophenotype for cardiovascular disease risk, including distal conduction disease, AF, atrioventricular pre-excitation, non-ischemic cardiomyopathy, and coronary heart disease. These findings advance our understanding of the polygenic basis of cardiac conduction, and the genetic relationship between PR interval duration and cardiovascular disease. [1]: #ref-1 [2]: #ref-2

Background. The electrocardiographically quantified QRS duration measures ventricular depolarization and conduction. QRS prolongation has been associated with poor heart failure prognosis and cardiovascular mortality, including sudden death. While previous genome-wide association studies (GWAS) have identified 32 QRS SNPs across 26 loci among European, African, and Asian-descent populations, the genetics of QRS among Hispanics/Latinos has not been previously explored. Methods. We performed a GWAS of QRS duration among Hispanic/Latino ancestry populations (n=15,124) from four studies using 1000 Genomes imputed genotype data (adjusted for age, sex, global ancestry, clinical and study-specific covariates). Study-specific results were combined using fixed-effects, inverse variance-weighted meta-analysis. Results. We identified six loci associated with QRS (P<5x10-8), including two novel loci: MYOCD, a nuclear protein expressed in the heart, and SYT1, an integral membrane protein. The top association in the MYOCD locus, intronic SNP rs16946539, was found in Hispanics/Latinos with a minor allele frequency (MAF) of 0.04, but is monomorphic in European and African descent populations. The most significant QRS duration association was for intronic SNP rs3922344 (P= 8.56x10-26) in SCN5A/SCN10A. Three additional previously identified loci, CDKN1A, VTI1A, and HAND1, also exceeded the GWAS significance threshold among Hispanics/Latinos. A total of 27 of 32 previously identified QRS duration SNPs were shown to generalize in Hispanics/Latinos. Conclusions. Our QRS duration GWAS, the first in Hispanic/Latino populations, identified two new loci, underscoring the utility of extending large scale genomic studies to currently under-examined populations.