Genetics of Aging and Lifespan: Molecular Mechanisms and Intervention Prospects

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The review examines modern advances in the genetics of aging and lifespan. The key molecular mechanisms regulating aging processes at the genetic level are analyzed, including signaling pathways and longevity genes identified in studies on model organisms and through genome analysis of long-lived species. Special attention is given to the insulin/IGF-1 signaling pathway, the role of the FOXO transcription factor, DNA repair systems, epigenetic regulation, and modulation of mTOR and AMPK kinase activity. Results of experimental studies on increasing the lifespan of model organisms through genetic manipulations and combined approaches are presented. Promising directions for interventions in aging processes based on the current understanding of genetic and molecular mechanisms are discussed, as well as the possibilities of developing comprehensive strategies to slow aging and prevent age-related diseases, taking into account individual genetic characteristics.

About the authors

A. A. Moskalev

Institute of Biology of Aging and Healthy Longevity Medicine with a Clinic of Preventive Medicine, part of Petrovsky National Research Center of Surgery (Petrovsky NRCS)

Email: amoskalev@list.ru

References

  1. Burtner C.R., Kennedy B.K. Progeria syndromes and ageing: What is the connection? // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2010. V. 11. № 8. P. 567–578. https://doi.org/10.1038/nrm2944
  2. Danilov A., Shaposhnikov M., Plyusnina E. et al. Selective anticancer agents suppress aging in Drosophila // Oncotarget. 2013. V. 4. № 9. P. 1507–1526. https://doi.org/10.18632/oncotarget.1272
  3. De Magalhaes J.P., Costa J. A Database of vertebrate longevity records and their relation to other life-history traits // J. Evol. Biol. 2009. V. 22. № 8. P. 1770–1774. https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2009.01783.x
  4. De Magalhaes J.P., Toussaint O. Gen Age: A genomic and proteomic network map of human ageing // FEBS Lett. 2004. V. 571. № 1–3. P. 237–243. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2004.07.006
  5. Deweerdt S. Comparative biology: Looking for a master switch // Nature. 2012. V. 492. № 7427. P. S10–S11. https://doi.org/10.1038/492S10a
  6. Junnila R.K., List E.O., Berryman D.E. et al. The GH/IGF-1 axis in ageing and longevity // Nat. Rev. Endocrinol. 2013. V. 9. № 6. P. 366–376. https://doi.org/10.1038/nrendo.2013.67
  7. LeRoiih D., Yakar S. Mechanisms of disease: Metabolic effects of growth hormone and insulin-like growth Factor 1 // Nat. Clin. Pract. Endocrinol. Metab. 2007. V. 3. № 3. P. 302–310. https://doi.org/10.1038/ncpendmet0427
  8. Liu G.Y., Sabatini D.M. mTOR at the nexus of nutrition, growth, ageing and disease // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020. V. 21. № 4. P. 183–203. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0199-y
  9. Martins R., Lithgow G.J., Link W. Long live FOXO: Unraveling the role of FOXO proteins in aging and longevity // Aging Cell. 2016. V. 15. № 2. P. 196–207. https://doi.org/10.1111/acel.12427
  10. Moskalev A.A., Shaposhnikov M.V., Zemskaya N.V. et al. Transcriptome analysis of long-lived Drosophila melanogaster E(Z) mutants sheds light on the molecular mechanisms of longevity // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 9151. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45714-x
  11. Plyusnina E.N., Shaposhnikov M.V., Moskalev A.A. Increase of Drosophila melanogaster lifespan due to D-GADD45 overexpression in the nervous system // Biogerontology. 2011. V. 12. № 3. P. 211–226. https://doi.org/10.1007/s10522-010-9311-6
  12. Proshkina E., Solovev I., Koval L., Moskalev A. The critical impacts of small RNA biogenesis proteins on aging, longevity and age-related diseases // Ageing Res. Rev. 2020. V. 62. https://doi.org/10.1016/j.arr.2020.101087
  13. Proshkina E., Yushkova E., Koval L. et al. Tissue-specific knockdown of genes of the argonaut family modulates lifespan and radioresistance in Drosophila melanogaster // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 5. https://doi.org/10.3390/ijms22052396
  14. Revelas M., Thalamuthu A., Oldmeadow C. et al. Review and meta-analysis of genetic polymorphisms associated with exceptional human longevity // Mech. Ageing Dev. 2018. V. 175. P. 24–34. https://doi.org/10.1016/j.mad.2018.06.002
  15. Salminen A., Kaarniranta K. AMP-activated protein kinase (AMPK) controls the aging process via an integrated signaling network // Ageing Res. Rev. 2012. V. 11. № 2. P. 230–241. https://doi.org/10.1016/j.arr.2011.12.005
  16. Sebastiani P., Solovieff N., Dewan A.T. et al. Genetic signatures of exceptional longevity in humans // PLoS One. 2012. V. 7. № 1. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0029848
  17. Seim I., Fang X., Xiong Z. et al. Genome analysis reveals insights into physiology and longevity of the brandt's bat Myotis branditi // Nat. Commun. 2013. V. 4. https://doi.org/10.1038/ncomms3212
  18. Selvarani R., Mohammed S., Richardson A. Effect of rapamycin on aging and age-related diseases-past and future // Geroscience. 2021. V. 43. № 3. P. 1135–1158. https://doi.org/10.1007/s11357-020-00274-1
  19. Shaposhnikov M., Proshkina E., Shilova L. et al. Lifespan and stress resistance in Drosophila with overexpressed DNA repair genes // Sci. Rep. 2015. V. 5. https://doi.org/10.1038/srep15299
  20. Shaposhnikov M.V., Gavatova Z.G., Zemskaya N.V. et al. Molecular mechanisms of exceptional lifespan increase of Drosophila melanogaster with different genotypes after combinations of pro-longevity interventions // Commun. Biol. 2022. V. 5. № 1. P. 566. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03524-4
  21. Toren D., Kulaga A., Jethva M. et al. Gray whale transcriptome reveals longevity adaptations associated with DNA repair and ubiquitination // Aging Cell. 2020. V. 19. № 7. https://doi.org/10.1111/acel.13158

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».