Andrew Singleton, Thomas Gasser and colleagues report results of a genome-wide association study of Parkinson's disease among individuals of European ancestry. They find genome-wide significant associations at two loci, SNCA and MAPT, and provide supporting evidence for a new risk locus on 1q32. We performed a genome-wide association study (GWAS) in 1,713 individuals of European ancestry with Parkinson's disease (PD) and 3,978 controls. After replication in 3,361 cases and 4,573 controls, we observed two strong association signals, one in the gene encoding α-synuclein (SNCA; rs2736990, OR = 1.23, P = 2.24 × 10−16) and another at the MAPT locus (rs393152, OR = 0.77, P = 1.95 × 10−16). We exchanged data with colleagues performing a GWAS in Japanese PD cases. Association to PD at SNCA was replicated in the Japanese GWAS1, confirming this as a major risk locus across populations. We replicated the effect of a new locus detected in the Japanese cohort (PARK16, rs823128, OR = 0.66, P = 7.29 × 10−8) and provide supporting evidence that common variation around LRRK2 modulates risk for PD (rs1491923, OR = 1.14, P = 1.55 × 10−5). These data demonstrate an unequivocal role for common genetic variants in the etiology of typical PD and suggest population-specific genetic heterogeneity in this disease.

Identifying the downstream effects of disease-associated SNPs is challenging. To help overcome this problem, we performed expression quantitative trait locus (eQTL) meta-analysis in non-transformed peripheral blood samples from 5,311 individuals with replication in 2,775 individuals. We identified and replicated trans eQTLs for 233 SNPs (reflecting 103 independent loci) that were previously associated with complex traits at genome-wide significance. Some of these SNPs affect multiple genes in trans that are known to be altered in individuals with disease: rs4917014, previously associated with systemic lupus erythematosus (SLE), altered gene expression of C1QB and five type I interferon response genes, both hallmarks of SLE. DeepSAGE RNA sequencing showed that rs4917014 strongly alters the 3' UTR levels of IKZF1 in cis, and chromatin immunoprecipitation and sequencing analysis of the trans-regulated genes implicated IKZF1 as the causal gene. Variants associated with cholesterol metabolism and type 1 diabetes showed similar phenomena, indicating that large-scale eQTL mapping provides insight into the downstream effects of many trait-associated variants.

Using exome sequencing, we identified a p.R191Q amino acid change in the valosin-containing protein (VCP) gene in an Italian family with autosomal dominantly inherited amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Mutations in VCP have previously been identified in families with Inclusion Body Myopathy, Paget disease, and Frontotemporal Dementia (IBMPFD). Screening of VCP in a cohort of 210 familial ALS cases and 78 autopsy-proven ALS cases identified four additional mutations including a p.R155H mutation in a pathologically proven case of ALS. VCP protein is essential for maturation of ubiquitin-containing autophagosomes, and mutant VCP toxicity is partially mediated through its effect on TDP-43 protein, a major constituent of ubiquitin inclusions that neuropathologically characterize ALS. Our data broaden the phenotype of IBMPFD to include motor neuron degeneration, suggest that VCP mutations may account for ∼1%–2% of familial ALS, and provide evidence directly implicating defects in the ubiquitination/protein degradation pathway in motor neuron degeneration.

The analysis of genome-wide patterns of variation in human populations can provide genetic evidence of patterns of human migration and adaptation across the world. Two contrasting papers in this issue illustrate the power of the method. By combining a large number of datasets, Lohmueller et al. obtain precise estimates of the number of deleterious mutations carried by each of 15 African-Americans and 20 European-Americans, resequenced across 11,000 genes. They find that individuals with a European background have more potentially damaging mutations lurking in their genomes than those with an African background. This is interpreted as a genetic legacy from the 'out-of-Africa' bottleneck that accompanied the peopling of Europe. Jakobsson et al. take a broader snapshot of human variation by examining 29 populations in the Human Genome Diversity Project. They obtain genotype data for over 500,000 markers in the human genome. Echoing the study of Americans with African and European backgrounds, these data reveal increasing linkage disequilibrium with increasing geographic distance from Africa. A report detailing genotype data for over 500,000 markers in the human genome by examining 29 populations in the Human Genome Diversity Project. Genome-wide patterns of variation across individuals provide a powerful source of data for uncovering the history of migration, range expansion, and adaptation of the human species. However, high-resolution surveys of variation in genotype, haplotype and copy number have generally focused on a small number of population groups1,2,3. Here we report the analysis of high-quality genotypes at 525,910 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) and 396 copy-number-variable loci in a worldwide sample of 29 populations. Analysis of SNP genotypes yields strongly supported fine-scale inferences about population structure. Increasing linkage disequilibrium is observed with increasing geographic distance from Africa, as expected under a serial founder effect for the out-of-Africa spread of human populations. New approaches for haplotype analysis produce inferences about population structure that complement results based on unphased SNPs. Despite a difference from SNPs in the frequency spectrum of the copy-number variants (CNVs) detected—including a comparatively large number of CNVs in previously unexamined populations from Oceania and the Americas—the global distribution of CNVs largely accords with population structure analyses for SNP data sets of similar size. Our results produce new inferences about inter-population variation, support the utility of CNVs in human population-genetic research, and serve as a genomic resource for human-genetic studies in diverse worldwide populations.

A fundamental challenge in the post-genome era is to understand and annotate the consequences of genetic variation, particularly within the context of human tissues. We present a set of integrated experiments that investigate the effects of common genetic variability on DNA methylation and mRNA expression in four human brain regions each from 150 individuals (600 samples total). We find an abundance of genetic cis regulation of mRNA expression and show for the first time abundant quantitative trait loci for DNA CpG methylation across the genome. We show peak enrichment for cis expression QTLs to be approximately 68,000 bp away from individual transcription start sites; however, the peak enrichment for cis CpG methylation QTLs is located much closer, only 45 bp from the CpG site in question. We observe that the largest magnitude quantitative trait loci occur across distinct brain tissues. Our analyses reveal that CpG methylation quantitative trait loci are more likely to occur for CpG sites outside of islands. Lastly, we show that while we can observe individual QTLs that appear to affect both the level of a transcript and a physically close CpG methylation site, these are quite rare. We believe these data, which we have made publicly available, will provide a critical step toward understanding the biological effects of genetic variation.

There is considerable evidence that human genetic variation influences gene expression. Genome-wide studies have revealed that mRNA levels are associated with genetic variation in or close to the gene coding for those mRNA transcripts – cis effects, and elsewhere in the genome – trans effects. The role of genetic variation in determining protein levels has not been systematically assessed. Using a genome-wide association approach we show that common genetic variation influences levels of clinically relevant proteins in human serum and plasma. We evaluated the role of 496,032 polymorphisms on levels of 42 proteins measured in 1200 fasting individuals from the population based InCHIANTI study. Proteins included insulin, several interleukins, adipokines, chemokines, and liver function markers that are implicated in many common diseases including metabolic, inflammatory, and infectious conditions. We identified eight Cis effects, including variants in or near the IL6R (p = 1.8×10−57), CCL4L1 (p = 3.9×10−21), IL18 (p = 6.8×10−13), LPA (p = 4.4×10−10), GGT1 (p = 1.5×10−7), SHBG (p = 3.1×10−7), CRP (p = 6.4×10−6) and IL1RN (p = 7.3×10−6) genes, all associated with their respective protein products with effect sizes ranging from 0.19 to 0.69 standard deviations per allele. Mechanisms implicated include altered rates of cleavage of bound to unbound soluble receptor (IL6R), altered secretion rates of different sized proteins (LPA), variation in gene copy number (CCL4L1) and altered transcription (GGT1). We identified one novel trans effect that was an association between ABO blood group and tumour necrosis factor alpha (TNF-alpha) levels (p = 6.8×10−40), but this finding was not present when TNF-alpha was measured using a different assay , or in a second study, suggesting an assay-specific association. Our results show that protein levels share some of the features of the genetics of gene expression. These include the presence of strong genetic effects in cis locations. The identification of protein quantitative trait loci (pQTLs) may be a powerful complementary method of improving our understanding of disease pathways.

Abstract Background Although many recessive loci causing parkinsonism dystonia have been identified, these do not explain all cases of the disorder. Methods We used homozygosity mapping and mutational analysis in three individuals from two unrelated families who presented with adult‐onset levodopa‐responsive dystonia‐parkinsonism, pyramidal signs and cognitive/psychiatric features, and cerebral and cerebellar atrophy on magnetic resonance imaging but absent iron in the basal ganglia. Results We identified areas of homozygosity on chromosome 22 and, subsequently, PLA2G6 mutations. Interpretation PLA2G6 mutations are associated with infantile neuroaxonal dystrophy and have been reported previously to cause early cerebellar signs, and the syndrome was classified as neurodegeneration with brain iron accumulation (type 2). Our cases have neither of these previously pathognomic features. Thus, mutations in PLA2G6 should additionally be considered in patients with adult‐onset dystonia‐parkinsonism even with absent iron on brain imaging. Ann Neurol 2008

Mutations in the leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) gene cause some forms of autosomal dominant Parkinson's disease. We measured the frequency of a novel mutation (Gly2019Ser) in familial Parkinson's disease by screening genomic DNA of patients and controls. Of 767 affected individuals from 358 multiplex families, 35 (5%) individuals were either heterozygous (34) or homozygous (one) for the mutation, and had typical clinical findings of idiopathic Parkinson's disease. Thus, our results suggest that a single LRRK2 mutation causes Parkinson's disease in 5% of individuals with familial disease. Screening for this mutation should be a component of genetic testing for Parkinson's disease. Published online January 18, 2005 http://image.thelancet.com/extras/04let12014web.pdf

The history of click-speaking Khoe-San, and African populations in general, remains poorly understood. We genotyped ~2.3 million single-nucleotide polymorphisms in 220 southern Africans and found that the Khoe-San diverged from other populations ≥100,000 years ago, but population structure within the Khoe-San dated back to about 35,000 years ago. Genetic variation in various sub-Saharan populations did not localize the origin of modern humans to a single geographic region within Africa; instead, it indicated a history of admixture and stratification. We found evidence of adaptation targeting muscle function and immune response; potential adaptive introgression of protection from ultraviolet light; and selection predating modern human diversification, involving skeletal and neurological development. These new findings illustrate the importance of African genomic diversity in understanding human evolutionary history.