Variation in human lifespan is 20 to 30% heritable but few genetic variants have been identified. We undertook a Genome Wide Association Study (GWAS) using age at death of parents of middle-aged UK Biobank participants of European decent (n=75,244 with father's and/or mother's data). Genetic risk scores for 19 phenotypes (n=777 proven variants) were also tested. Genotyped variants (n=845,997) explained 10.2% (SD=1.3%) of combined parental longevity. In GWAS, a locus in the nicotine receptor CHRNA3 - previously associated with increased smoking and lung cancer - was associated with paternal age at death, with each protective allele (rs1051730[G]) being associated with 0.03 years later age at father's death (p=3x10-8). Offspring of longer lived parents had more protective alleles (lower genetic risk scores) for coronary artery disease, systolic blood pressure, body mass index, cholesterol and triglyceride levels, type-1 diabetes, inflammatory bowel disease and Alzheimer's disease. In candidate gene analyses, variants in the TOMM40/APOE locus were associated with longevity (including rs429358, p=3x10-5), but FOXO variants were not associated. These results support a multiple protective factors model for achieving longer lifespans in humans, with a prominent role for cardiovascular-related pathways. Several of these genetically influenced risks, including blood pressure and tobacco exposure, are potentially modifiable.

DNA methylation age is an accurate biomarker of chronological age and predicts lifespan, but its underlying molecular mechanisms are unknown. In this genome-wide association study of 9,907 individuals, we found gene variants mapping to five loci associated with intrinsic epigenetic age acceleration (IEAA) and gene variants in 3 loci associated extrinsic epigenetic age acceleration (EEAA). Mendelian randomization analysis suggested causal influences of menarche and menopause on IEAA and lipid levels on IEAA and EEAA. Variants associated with longer leukocyte telomere length (LTL) in the telomerase reverse transcriptase gene (TERT) locus at 5p15.33 confer higher IEAA (P<2.7x10-11). Causal modelling indicates TERT-specific and independent effects on LTL and IEAA. Experimental hTERT expression in primary human fibroblasts engenders a linear increase in DNA methylation age with cell population doubling number. Together, these findings indicate a critical role for hTERT in regulating the DNA methylation clock, in addition to its established role of compensating for cell replication-dependent telomere shortening.

ABSTRACT Erythroblastic islands are a specialized niche that contain a central macrophage surrounded by erythroid cells at various stages of maturation. However, identifying the precise genetic and transcriptional control mechanisms in the island macrophage remains difficult due to macrophage heterogeneity. Using unbiased global sequencing and directed genetic approaches focused on early mammalian development, we find that fetal liver macrophage exhibit a unique expression signature that differentiates them from erythroid and adult macrophage cells. The importance of EKLF/KLF1 in this identity is shown by expression analyses in EKLF-/- and in EKLF-marked macrophage cells. Single cell sequence analysis simplifies heterogeneity and identifies clusters of genes important for EKLF-dependent macrophage function and novel cell surface biomarkers. Remarkably, this singular set of macrophage island cells appears transiently during embryogenesis. Together these studies provide a detailed perspective on the importance of EKLF in establishment of the dynamic gene expression network within erythroblastic islands in the developing embryo and provide the means for their efficient isolation.