Abstract Sleep is an essential state of decreased activity and alertness but molecular factors regulating sleep duration remain unknown. Through genome-wide association analysis in 446,118 adults of European ancestry from the UK Biobank, we identify 78 loci for self-reported habitual sleep duration ( p < 5 × 10 −8 ; 43 loci at p < 6 × 10 −9 ). Replication is observed for PAX8 , VRK2 , and FBXL12/UBL5/PIN1 loci in the CHARGE study ( n = 47,180; p < 6.3 × 10 −4 ), and 55 signals show sign-concordant effects. The 78 loci further associate with accelerometer-derived sleep duration, daytime inactivity, sleep efficiency and number of sleep bouts in secondary analysis ( n = 85,499). Loci are enriched for pathways including striatum and subpallium development, mechanosensory response, dopamine binding, synaptic neurotransmission and plasticity, among others. Genetic correlation indicates shared links with anthropometric, cognitive, metabolic, and psychiatric traits and two-sample Mendelian randomization highlights a bidirectional causal link with schizophrenia. This work provides insights into the genetic basis for inter-individual variation in sleep duration implicating multiple biological pathways.

Insomnia is a common disorder linked with adverse long-term medical and psychiatric outcomes. The underlying pathophysiological processes and causal relationships of insomnia with disease are poorly understood. Here we identified 57 loci for self-reported insomnia symptoms in the UK Biobank (n = 453,379) and confirmed their effects on self-reported insomnia symptoms in the HUNT Study (n = 14,923 cases and 47,610 controls), physician-diagnosed insomnia in the Partners Biobank (n = 2,217 cases and 14,240 controls), and accelerometer-derived measures of sleep efficiency and sleep duration in the UK Biobank (n = 83,726). Our results suggest enrichment of genes involved in ubiquitin-mediated proteolysis and of genes expressed in multiple brain regions, skeletal muscle, and adrenal glands. Evidence of shared genetic factors was found between frequent insomnia symptoms and restless legs syndrome, aging, and cardiometabolic, behavioral, psychiatric, and reproductive traits. Evidence was found for a possible causal link between insomnia symptoms and coronary artery disease, depressive symptoms, and subjective well-being. Genome-wide association analyses identify 57 loci associated with insomnia symptoms and provide evidence of shared genetic architecture between insomnia and cardiometabolic, behavioral, psychiatric and reproductive traits.

Abstract Sleep is an essential homeostatically-regulated state of decreased activity and alertness conserved across animal species, and both short and long sleep duration associate with chronic disease and all-cause mortality 1,2 . Defining genetic contributions to sleep duration could point to regulatory mechanisms and clarify causal disease relationships. Through genome-wide association analyses in 446,118 participants of European ancestry from the UK Biobank, we discover 78 loci for self-reported sleep duration that further impact accelerometer-derived measures of sleep duration, daytime inactivity duration, sleep efficiency and number of sleep bouts in a subgroup ( n =85,499) with up to 7-day accelerometry. Associations are enriched for genes expressed in several brain regions, and for pathways including striatum and subpallium development, mechanosensory response, dopamine binding, synaptic neurotransmission, catecholamine production, synaptic plasticity, and unsaturated fatty acid metabolism. Genetic correlation analysis indicates shared biological links between sleep duration and psychiatric, cognitive, anthropometric and metabolic traits and Mendelian randomization highlights a causal link of longer sleep with schizophrenia.

ABSTRACT Insomnia is a common disorder linked with adverse long-term medical and psychiatric outcomes, but underlying pathophysiological processes and causal relationships with disease are poorly understood. Here we identify 57 loci for self-reported insomnia symptoms in the UK Biobank (n=453,379) and confirm their impact on self-reported insomnia symptoms in the HUNT study (n=14,923 cases, 47,610 controls), physician diagnosed insomnia in Partners Biobank (n=2,217 cases, 14,240 controls), and accelerometer-derived measures of sleep efficiency and sleep duration in the UK Biobank (n=83,726). Our results suggest enrichment of genes involved in ubiquitin-mediated proteolysis, phototransduction and muscle development pathways and of genes expressed in multiple brain regions, skeletal muscle and adrenal gland. Evidence of shared genetic factors is found between frequent insomnia symptoms and restless legs syndrome, aging, cardio-metabolic, behavioral, psychiatric and reproductive traits. Evidence is found for a possible causal link between insomnia symptoms and coronary heart disease, depressive symptoms and subjective well-being. One Sentence Summary We identify 57 genomic regions associated with insomnia pointing to the involvement of phototransduction and ubiquitination and potential causal links to CAD and depression.

ABSTRACT Opioid dependence is a highly heterogeneous disease driven by a variety of genetic and environmental risk factors which have yet to be fully elucidated. We interrogated the effects of opioid dependence on the brain using ChIP-seq to quantify patterns of H3K27 acetylation in dorsolateral prefrontal cortical neurons isolated from 51 opioid-overdose cases and 51 accidental death controls. Among opioid cases, we observed global hypoacetylation and identified 388 putative enhancers consistently depleted for H3K27ac. Machine learning on H3K27ac patterns predicts case-control status with high accuracy. We focus on case-specific regulatory alterations, revealing 81,399 hypoacetylation events, uncovering vast inter-patient heterogeneity. We developed a strategy to decode this heterogeneity based on convergence analysis, which leveraged promoter-capture Hi-C to identify five genes over-burdened by alterations in their regulatory network or “plexus”: ASTN2, KCNMA1, DUSP4, GABBR2, ENOX1 . These convergent loci are enriched for opioid use disorder risk genes and heritability for generalized anxiety, number of sexual partners, and years of education. Overall, our multi-pronged approach uncovers neurobiological aspects of opioid dependence and captures genetic and environmental factors perpetuating the opioid epidemic.

Excessive daytime sleepiness (EDS) affects 10-20% of the population and is associated with substantial functional deficits. We identified 42 loci for self-reported EDS in GWAS of 452,071 individuals from the UK Biobank, with enrichment for genes expressed in brain tissues and in neuronal transmission pathways. We confirmed the aggregate effect of a genetic risk score of 42 SNPs on EDS in independent Scandinavian cohorts and on other sleep disorders (restless leg syndrome, insomnia) and sleep traits (duration, chronotype, accelerometer-derived sleep efficiency and daytime naps or inactivity). Strong genetic correlations were also seen with obesity, coronary heart disease, psychiatric diseases, cognitive traits and reproductive ageing. EDS variants clustered into two predominant composite phenotypes - sleep propensity and sleep fragmentation - with the former showing stronger evidence for enriched expression in central nervous system tissues, suggesting two unique mechanistic pathways. Mendelian randomization analysis indicated that higher BMI is causally associated with EDS risk, but EDS does not appear to causally influence BMI.

Abstract Both short and long sleep duration are associated with increased risk of chronic diseases, but the genetic determinants of sleep duration are largely unknown outside of European populations. Here we report transferability of a polygenic score of 78 European ancestry sleep duration SNPs to an African (n=7,288; p=0.003), a South Asian (n=7,485; p=0.025), and a Japanese (n=13,618; p=6x10 -4 ) cohort, but not to a cohort of Hispanic/Latino (n- XXX; p=0.71) participants. Furthermore, in a pan-ancestry ( N = 483,235) meta-analysis of genome-wide association studies (GWAS) for habitual sleep duration, 5 novel and 68 known loci are associated with genome-wide significance. For the novel loci, sleep duration signals colocalize with expression-QTLs for PRR12 and COG5 in brain tissues, and pleiotropic associations are observed with cardiovascular and neuropsychiatric traits. Overall, our results suggest that the genetic basis of sleep duration is at least partially shared across diverse ancestry groups.

Dietary intake, a major contributor to the global obesity epidemic, is a complex phenotype partially affected by innate physiological processes. However, previous genome-wide association studies (GWAS) have only implicated a few loci in variability of dietary composition. Here, we present a multi-trait genome-wide association meta-analysis of inter-individual variation in dietary intake in 283,119 European-ancestry participants from UK Biobank and CHARGE consortium, and identify 96 genome-wide significant loci. Dietary intake signals map to different brain tissues and are enriched for genes expressed in b1-tanycytes and serotonergic and GABAergic neurons. We also find enrichment of biological pathways related to neurogenesis. Integration of cell-line and brain-specific epigenomic annotations identify 15 additional loci. Clustering of genome-wide significant variants yields three main genetic clusters with distinct associations with obesity and type 2 diabetes (T2D). Overall, these results enhance biological understanding of dietary composition, highlight neural mechanisms, and support functional follow-up experiments.