Abstract Physiological homeostasis becomes compromised during aging, as a result of impairment of cellular processes, including transcription and RNA splicing. However, the molecular mechanisms leading to the loss of transcriptional fidelity are so far elusive, as are ways of preventing it. Here, we profiled and analyzed genome-wide, aging-related changes in transcriptional processes across different organisms: nematode worms, fruit flies, mice, rats and humans. The average transcriptional elongation speed (Pol-II speed) increased with age in all five species. Along with these changes in elongation speed we observed changes in splicing, including a reduction of unspliced transcripts and the formation of more circular RNAs. Two lifespan-extending interventions, dietary restriction and lowered insulin/Igf signaling, both reversed most of these aging-related changes. Genetic variants in Pol-II that reduced its speed in worms and flies increased their lifespan. Similarly, reducing Pol-II speed by overexpressing histone components, to counter age-associated changes in nucleosome positioning, also extended lifespan in flies and the division potential of human cells. Our findings uncover fundamental molecular mechanisms underlying animal aging and lifespan-extending interventions, and point to possible preventative measures.

Abstract Stem cell differentiation is accompanied by an increase in mRNA translation. The rate of protein biosynthesis is influenced by the polyamines putrescine, spermidine, and spermine that are essential for cell growth and stem cell maintenance. However, the role of polyamines as endogenous effectors of stem cell fate and whether they act through translational control remains obscure. Here, we investigated the function of polyamines in stem cell fate decisions using hair follicle stem cell (HFSC) organoids. HFSCs showed lower translation rates than progenitor cells, and a forced suppression of translation by direct targeting of the ribosome or through specific depletion of natural polyamines elevated stemness. In addition, we identified N1-acetylspermidine as a novel parallel regulator of cell fate decisions, increasing proliferation without reducing translation. Overall, this study delineates the diverse routes of polyamine metabolism-mediated regulation of stem cell fate decisions. Key Points Low mRNA translation rates characterize hair follicle stem cell (HFSC) state Depletion of natural polyamines enriches HFSCs via reduced translation N1-acetylspermidine promotes HFSC state without reducing translation N1-acetylspermidine expands the stem cell pool through elevated proliferation

SUMMARY The mammalian respiratory chain complexes I, III 2 and IV (CI, CIII 2 and CIV) are critical for cellular bioenergetics and form a stable assembly, the respirasome (CI- CIII 2 -CIV), that is biochemically and structurally well documented. The role of the respirasome in bioenergetics and regulation of metabolism is subject to intense debate and is difficult to study because the individual respiratory chain complexes coexist together with high levels of respirasomes. To critically investigate the in vivo role of the respirasome, we generated homozygous knock-in mice that have normal levels of respiratory chain complexes but profoundly decreased levels of respirasomes. Surprisingly, the mutant mice are healthy, with preserved respiratory chain capacity and normal exercise performance. Our findings show that high levels of respirasomes are dispensable for maintaining bioenergetics and physiology in the mouse, but raises questions about their alternate functions, such as relating to regulation of protein stability and prevention of age-associated protein aggregation.

Over the last decade, the African turquoise killifish, Nothobranchius furzeri, has emerged as an important model system for the study of vertebrate biology and ageing. However, rearing this fish in captivity can pose challenges, due to the short window of fertility, inbreeding problems, and the continuous maintenance of different strains and transgenic lines. To date, the main means of long term strain maintenance is to arrest embryos in diapause, a poorly understood and unreliable method. To solve these problems, we developed a robust protocol to cryopreserve sperm and to revive them for in vitro fertilization (IVF), as a better option for long term storage of N. furzeri lines. We tested a variety of extender and activator buffers for sperm in vitro fertilization, as well as cryoprotectants to achieve maximal long term storage and fertilization conditions tailored to this species. Our optimized protocol was able to preserve sperm in a cryogenic condition for months and to revive an average of 40% upon thawing. Thawed sperm were able to fertilize nearly the same number of eggs as natural fertilization, with an average of ~25% and peaks of ~55% fertilization. This technical advance will greatly facilitate the use of N. furzeri as a model organism.### Competing Interest Statement

Abstract Changes in splicing fidelity are associated with loss of homeostasis and ageing 1–3 , yet only a handful of splicing factors have been shown to be causally required to promote longevity 1–3 , and the underlying mechanisms and downstream targets in these paradigms remain elusive. Surprisingly, we found a hypomorphic mutation within RNP-6/PUF60, a spliceosome component promoting weak 3’ splice site recognition, which causes aberrant splicing, elevated stress responses, and enhances longevity in Caenorhabditis elegans . Through genetic suppressor screens, we identify a gain-of-function mutation within rbm-39 , an RNP-6 interacting splicing factor, which increases nuclear speckle formation, alleviates splicing defects and curtails longevity caused by rnp-6 mutation. By leveraging the splicing changes induced by RNP-6/RBM-39 activities, we uncover a single intron retention event in egl-8 /phospholipase C B4 as a key splicing target prolonging life. Genetic and biochemical evidence show that neuronal RNP-6/EGL-8 downregulate mTORC1 signaling to control organismal life span. In mammalian cells, PUF60 downregulation also potently and specifically inhibits mTORC1 signaling. Altogether, our results reveal that splicing fidelity modulates mTOR signaling and suggest a potential therapeutic strategy to delay ageing.

Iron is an essential metal cofactor for enzymes involved in many cellular functions such as energy generation and cell proliferation. However, excessive iron concentration leads to increased oxidative stress and toxicity. As such, iron homeostasis is strictly controlled by two RNA binding proteins known as Iron Regulatory Proteins (IRPs) that regulate at post-transcriptional level the expression of iron management genes. Despite this fine regulation, impairment of iron homeostasis occurs during aging: iron progressively accumulates in several organs and in turn, it exacerbates cellular vulnerability and tissue decay. Moreover, excessive iron accumulation within the CNS is observed in many neurodegenerative diseases. We investigated the age-dependent changes of iron homeostasis using the short lived fish Nothobranchius furzeri. Here, we show that i) both iron content and expression of microRNA family miR-29 increase during adult life and aging in the N. furzeri brain; ii) iron up-regulates miR-29 expression in fish brain and murine neurons, while in turn miR-29 targets the 3-UTR of IREB2 mRNA, reducing iron intake; iii) Transgenic fish with knock-down of miR-29 show significant adult-onset up-regulation of IRP2 and its target TFR1 in neurons and display enhanced age-dependent accumulation of brain iron; iv) miR-29 triggers a global gene expression response that partially overlaps with that induced by aging. Our studies indicate that miR-29 modulates intracellular iron homeostasis and is up-regulated as an adaptive response to limit excessive iron accumulation and prevent early-onset aging processes.

Abstract Muscle function relies on the precise architecture of dynamic contractile elements, which must be fine-tuned to maintain motility throughout life. Muscle is also highly plastic, and remodelled in response to stress, growth, neural and metabolic inputs. The evolutionarily conserved muscle-enriched microRNA, miR-1, regulates distinct aspects of muscle biology during development, but whether it plays a role during ageing is unknown. Here we investigated the role of C. elegans miR-1 in muscle function in response to proteostatic stress during adulthood. mir-1 deletion results in improved mid-life muscle motility, pharyngeal pumping, and organismal longevity under conditions of polyglutamine repeat proteotoxic challenge. We identified multiple vacuolar ATPase subunits as subject to miR-1 control, and the regulatory subunit vha-13 /ATP6VIA as a direct target downregulated via its 3’UTR to mediate miR-1 physiology. miR-1 further regulates nuclear localization of lysosomal biogenesis factor HLH-30/TFEB and lysosomal acidification. In summary, our studies reveal that miR-1 coordinately regulates lysosomal v-ATPase and biogenesis to impact muscle function and health during ageing.

Diapause and aging are controlled by overlapping genetic mechanisms in C.elegans and these include microRNAs (miRNAs). Here, we investigated miRNA regulation in embryos of annual killifish that naturally undergo diapause to overcome desiccation of their habitats. We compared miRNA expression in diapausing and non-diapausing embryos in three independent lineages of killifish. We identified 13 miRNAs with similar regulation in all three lineages. One of these is miR-430, which is known as key regulator of early embryonic development in fish. We further tested whether this regulation overlaps with the aging-dependent regulation of miRNAs in one annual species: Nothobranchius furzeri. We found that miR-101a and miR-18a are regulated in the same direction during diapause and aging. These results provide the first evidence that overlapping genetic networks control diapause and aging in vertebrates and suggest that diapause mimics aging to some extent

Background: Annual killifishes are adapted to surviving and reproducing over alternating dry and wet seasons. During the dry season, all adults die and desiccation-resistant embryos remain encased in dry mud for months or years in a state of quiescence, delaying hatching until their habitats are flooded again. Embryonic development of annual killifishes deviates from canonical teleost development. Epiblast cells disperse during epiboly, and a dispersed phase precedes gastrulation. In addition, annual fish have the ability to enter diapause and block embryonic development at the dispersed phase (diapause I), mid-somitogenesis (diapause II) and the final phase of development (diapause III). Developmental transitions associated with diapause entry and exit can be linked with cell cycle events. Here we set to image this transitions in living embryos. Results: To visibly explore cell cycle dynamics during killifish development in depth, we created a stable transgenic line in Nothobranchius furzeri that expresses two fluorescent reporters, one for the G1 phase and one for the S/G2 phases of the cell cycle, respectively (fluorescent ubiquitination based cell cycle indicator, FUCCI). Using this tool, we observed that, during epiboly, epiblast cells progressively become quiescent and exit the cell cycle. All embryos transit through a phase where dispersed cells migrate, without showing any mitotic activity, possibly blocked in the M phase (diapause I). Thereafter, exit from diapause I is synchronous and cells enter directly into the S phase without transiting through G1. The developmental trajectories of embryos entering diapause and of those that continue to develop are different. In particular, embryos entering diapause have reduced growth along the medio-lateral axis. Finally, exit from diapause II is synchronous for all cells and is characterized by a burst of mitotic activity and growth along the medio-lateral axis such that, by the end of this phase, the morphology of the embryos is identical to that of direct-developing embryos. Conclusions: Our study reveals surprising levels of coordination of cellular dynamics during diapause and provides a reference framework for further developmental analyses of this remarkable developmental quiescent state.