Abstract At over 200 years, the maximum lifespan of the bowhead whale exceeds that of all other mammals. The bowhead is also the second-largest animal on Earth, reaching over 80,000 kg 1 . In spite of its very large number of cells, the bowhead is not highly cancer-prone, an incongruity termed Peto’s Paradox 2 . This has been explained by the evolution of additional tumor suppressor genes in larger animals, which is supported by research on elephants demonstrating expansion of the p53 gene 3–5 . However, we show here that bowhead whale fibroblasts undergo oncogenic transformation after disruption of fewer tumor suppressors than required for human fibroblasts. Instead, analysis of DNA repair revealed that bowhead cells repair double-strand breaks with uniquely high efficiency and accuracy compared to other mammals. Further, we identified two proteins, CIRBP and RPA2, that are present at high levels in bowhead fibroblasts and increase the efficiency and fidelity of DNA repair in human cells. These results suggest that rather than possessing additional tumor suppressor genes as barriers to oncogenesis, the bowhead whale relies on more accurate and efficient DNA repair to preserve genome integrity. This strategy that does not eliminate cells but repairs them may be critical for the long and cancer-free lifespan of the bowhead whale. Our work demonstrates the value of studying long-lived organisms in identifying novel longevity mechanisms and their potential for translation to humans.

Abstract Transposable elements (TEs) are DNA sequences that expand selfishly in the genome, possibly causing severe cellular damage. While normally silenced, TEs have been shown to activate during aging. DNA methylation is one of the main mechanisms by which TEs are silenced and has been used to train highly accurate age predictors. Yet, one common criticism of such predictors is that they lack interpretability. In this study, we investigate the changes in TE methylation that occur during human aging. We find that evolutionarily young LINE1s (L1s), the only known TEs capable of autonomous transposition in humans, undergo the fastest loss of methylation, suggesting an active mechanism of de-repression. We then show that accurate age predictors can be trained on both methylation of individual TE copies and average methylation of TE families genome wide. Lastly, we show that while old L1s gradually lose methylation during the entire lifespan, demethylation of young L1s only happens late in life and is associated with cancer.

Abstract Abundant high molecular weight hyaluronic acid (HMW-HA) contributes to cancer resistance and possibly longevity of the longest-lived rodent, the naked mole-rat 1, 2 . To study whether the benefits of HMW-HA could be transferred to other animal species, we generated a transgenic mouse overexpressing naked mole-rat hyaluronic acid synthase 2 gene (nmrHAS2). nmrHAS2 mice showed increase in hyaluronan levels in several tissues, and lower incidence of spontaneous and induced cancer, extended lifespan and improved healthspan. The transcriptome signature of nmrHAS2 mice shifted towards that of longer-lived species. The most striking change observed in nmrHAS2 mice was attenuated inflammation across multiple tissues. HMW-HA reduced inflammation via several pathways including direct immunoregulatory effect on immune cells, protection from oxidative stress, and improved gut barrier function during aging. These findings demonstrate that the longevity mechanism that evolved in the naked mole-rat can be exported to other species, and open new avenues for using HMW-HA to improve lifespan and healthspan.

Abstract Hyaluronic acid (HA) is a major component of extracellular matrix (ECM) which plays an important role in development, cellular response to injury and inflammation, cell migration, and cancer. The naked mole-rat (NMR, Heterocephalus glaber ) contains abundant high-molecular-mass HA (HMM-HA) in its tissues, which contributes to this species’ cancer resistance and possibly longevity. Here we report that abundant HMM-HA is found in a wide range of subterranean mammalian species, but not in phylogenetically related aboveground species. These species accumulate abundant HMM-HA by regulating the expression of genes involved in HA degradation and synthesis and contain unique mutations in these genes. The abundant high molecular weight HA may benefit the adaptation to subterranean environment by increasing skin elasticity and protecting from oxidative stress due to hypoxic subterranean environment. HMM-HA may also be coopted to confer cancer resistance and longevity to subterranean mammals. Our work suggests that HMM-HA has evolved with subterranean lifestyle.