THE ROLE OF TRANSCRIPTION FACTORS DFOXO, DSIR2 AND HSP70 IN LIFESPAN ALTERATION OF DROSOPHILA MELANOGASTER IN DIFFERENT LIGHT CONDITIONS



Cite item

Full Text

Abstract

It was investigated the role of stress-response genes (dFOXO, dSir2, Hsp70) in regulation of life span of Drosophila in response to light regime alteration. It was revealed the FOXO-dependant mechanism of lifespan increasing at darkness conditions. The distance of lifespan of FOXO homozygous mutants at different light conditions were absent 3 times from 4 times. It was shown, that homozygotes with deletion of dSir2 have more significant difference between lifespan at standard light and darkness conditions with comparing to wild type and heterozygous strain. The same tendency was also detected the in the strains with Hsp70 deletions. It was produced the evidences of two mechanisms of light regime influence on lifespan: metabolism intensification at light conditions and neuroendocrine-determinated lifespan increasing at darkness conditions.

About the authors

Aleksey A Moskalev

Science Institute of Biology of the Komi Ural Branhc RAS, Syktyvkar, Komi Republic, RF

Email: amoskalev@list.ru

Olga A Malysheva

Science Institute of Biology of the Komi Ural Branhc RAS, Syktyvkar, Komi Republic, RF

Email: amoskalev@list.ru

References

  1. Анисимов В. Н., 2008. Молекулярные и физиологические механизмы старения. Т. 2. СПб.: Наука. 434 с.
  2. Анисимов В. Н., 2000. Фундаментальные исследования в геронтологии: основные направления и перспективы // Генетика. Т. 36. № 8. С. 1013-1016.
  3. Анисимов В. Н., Соловьев М. В., 1999. Эволюция концепций в геронтологии. СПб.: Эскулап. 130 С.
  4. Виноградова И. А., Букалев А. В., Забежинский М. А., Семенченко А. В., Анисимов В. Н., 2007. Влияние светового режима и мелатонина на гомеостаз, продолжительность жизни и развитие спонтан- ных опухолей у самок крыс // Успехи геронтологии. Т. 20. № 4. С. 40-47.
  5. Виноградова И. А., Букалев А. В., Забежинский М. А., Семенченко А. В., Анисимов В. Н., 2008. Влияние светового режима и мелатонина на гомеостаз, продолжительность жизни и развитие спонтан- ных опухолей у самцов крыс // Вопросы онкологии. Т. 54. № 1. С. 70-77.
  6. Гаврилов Л. А., Гаврилова Н. С., 1986. Биология продолжительности жизни. Количественные аспек- ты. М.: Наука, 169 С.
  7. Ермаков С. П., Гаврилов Н. С., 1987. Первичная статистическая обработка данных по выживаемости организмов // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Об- щие проблемы биологии. Т. 6. С. 230-276.
  8. Крутько В. Н., Славин М. Б., Смирнова Т. М., 2002. Математические основания геронтологии. М.: Едиториал УРСС. 384 С.
  9. Лакин Г. Ф., 1990. Биометрия. М.: Высш. шк. 352 С.
  10. Москалев А. А., 2004. Радиационно-индуцированное изменение продолжительности жизни Drosophila melanogaster. Сыктывкар. 104 С.
  11. Москалев А. А., 2008. Старение и гены. СПб.: Наука. 358 С.
  12. Москалев А. А., Кременцова А. В., Малышева О. А., 2008. Влияние мелатонина на продолжительность жизни Drosophila melanogaster при различных ре- жимах освещения Экологическая генетика // Т. 6. № 3. С. 22-30.
  13. Москалев А. А. Малышева О. А., 2009. Роль светового режима в регуляции продолжительности жизни // Экология. № 3. С. 221-226.
  14. Москалев А. А., Шосталь О. А., Зайнуллин В. Г., 2006. Генетические аспекты влияния различных режимов освещения на продолжительность жизни дрозофилы // Успехи геронтол. Вып. 18. С. 55-58.
  15. Панасенко О. О., Ким М. В., Гусев Н. Б., 2003. Структура и свойства малых белков теплового шока // Успехи биологической химии. Т. 43. С. 59-98.
  16. Турышева Е. В., Шапошников М. В., Москалев А. А., 2008. Адаптивный ответ по продолжительности жизни у линий Drosophila melanogaster с мутациями генов фактора теплового шока и белков теплового шока // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 48. № 5. С. 580-587.
  17. Anisimov V. N., Baturin D. A., Popovich I. G. et al., 2004. Effect of exposure to light-at-night on life span and spontaneous carcinogenesis in female CBA mice // Int. J. Cancer. Vol. 111. P. 475-479.
  18. Antoch M. P., Gorbacheva V. Y., Vykhovanets O. et al., 2008. Disruption of the circadian clock due to the Clock mutation has discrete effects on aging and carcinogenesis // Cell Cycle. Vol. 7. № 9. P. 1197-1204.
  19. Arya R., Mallik M., Lakhotia S. C., 2007. Heat shock genes - integrating cell survival and death // J. Biosci. Vol. 32. Р. 595-610.
  20. Ashburner M., 1989. Drosophila: A laboratory handbook. Cold Spr. Harb. Lab. Press, 1331 P.
  21. Balaban R. S., Nemoto S., Finkel T., 2005. Mitochondria, oxidants and aging // Cell. Vol. 120. P. 483-495.
  22. Berdichevsky A., Viswanathan M., Horvitz H. R., Guarente L., 2006. C. elegans SIR-2. 1 interacts with 14-3-3 proteins to activate DAF-16 and extend life span // Cell. Vol. 125. P. 1165-1177.
  23. Boudewijn M. T., Medema B. R. H., 2003. Decisions on life and death: FOXO Forkhead transcription factors are in command when PKB/Akt is off duty // Journal of Leukocyte Biology. N. 73. P. 689-701.
  24. Calnan D. R., Brunet A., 2008 // Oncogene. Vol. 27. N 16. P. 2276-2288.
  25. Coffer P., 2003. OutFOXing the grim reaper: Novel mechanisms regulating longevity by Forkhead transcription factors // Sci. STKE. P. 39.
  26. Cheng C.-L., Gao T. -Q., Wang Z., Li D.-D., 2005. Role of insulin/insulin-like growth factor 1 signaling pathway in longevity // World J. Gastroenterol. Vol. 11. N 13. P. 1891-1895.
  27. Fabrizio P., Gattazzo C., Battistella L. et al., 2005. Sir2 blocks extreme life-span extension // Cell. Vol. 123. P. 655-667.
  28. Giannakou M. E., Partridge L., 2004. The interaction between FOXO and SIRT1: tipping the balance towards survival // Trends in Cell Biology. Vol. 14. N 8. P. 408-412.
  29. Giannakou M. E., Jacobson G. M. et al., 2007. Dinamics of the action of dFOXO on adult mortality in Drosophila // Aging Cell. Vol. 6. N 4. P. 429-438.
  30. Guarente L., Kenyon C., 2000. Genetic pathways that regulate ageing in model organisms // Nature. Vol. 409. P. 255-262.
  31. Guo S., Wharton W., Moseley P., Shi H., 2007. Heat shock protein 70 regulates cellular redox status by modulating glutathione-related enzyme activities // Cell Stress and Chaperones. Vol. 12. N. 3. P. 245-254.
  32. Hardeland R., Coto-Montes A., Poeggeler B., 2003. Circadian rhythms, oxidative stress and antioxidative defense mechanisms // Chronobiol. Int. Vol. 20. P. 921-962.
  33. Harman D., 1956. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry // J. Gerontol. Vol. 11. N 3. P. 298-300.
  34. Helfand S. L., Rogina В., 2003. Genetics of aging in the fruit fly Drosophila melanogaster // Annu. Rev. Genet. N. 37. P. 329-348.
  35. Huang C., Tindall D. J., 2006. FOXO factors: a matter of life and death // Future Oncol. Vol. 2. N. 1. P. 83-89.
  36. Huang C., Xiong C., Kornfeld K., 2004. Measurement of age-related changes of physiological processes that predict lifespan of Caenorhabditis elegans // proc. Nat. Acad. Sci. USA. Vol. 101. N 21. P. 8084-8089.
  37. Hunt C. R, Dix D. J., Sharma G. G ., Pandita R. K et al., 2004. Genomic Instability and Enhanced Radiosensitivity in Hsp70. 1- and Hsp70. 3-Deficient Mice. // Molecular and cellular biology. Vol. 24. N. 2. Р. 899-911.
  38. Junger M. A., Rintelen F., Stocker H. et al., 2003. The Drosophila Forkhead transcription factor FOXO mediates the reduction in cell number associated with reduced insulin signaling // J. Biol. Vol. 2. N. 3. P. 20.
  39. Kimura K., Tanaka N., Nakamura N., Takano S., Ohkuma S., 2006. Knock-down of mitochondrial heat shock protein 70 promotes progeria-like phenotypes in C. eleganset // J. Biol. Chem. Vol. 282. N 8. P. 5910-5918.
  40. Kondratov R. V., 2007. A role of the circadian system and circadian proteins in aging // Aging Res. Rev. Vol. 6. N 1. P. 12-27.
  41. Kramer J. M. Davidge J. T., Staveley L., Staveley B. E., 2003. Expression of Drosophila FOXO regulates growth and can phenocopy starvation // BMC Developmental Biology. Vol. 3. N 5. P. 1-14.
  42. Kusama S., Ueda R., Suda T., Nishihara S., Matsuura E., 2006. Involvement of Drosophila Sir2-like genes in the regulation of life span // Genes Genet Syst. Vol. 81. N 5. P. 341-348.
  43. Lam E. W. -F., Francis R. E., Petkovic M., 2006. FOXO transcription factors: key regulators of cell fate // Biochem. l Soc. Transact. Vol. 34. N 5. P. 722-726.
  44. Landis G. N., Abdueva D., Skvortsov D. et al., 2004. Similar gene expression patterns characterize aging and oxidative stress in Drosophila melanogaster // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 101. N. 20. P. 7663-7668.
  45. Lanneau D., Thonel A., Maurel S., Didelot C., Garrido C., 2007. Apoptosis Versus Cell Differentiation Role of Heat Shock Proteins HSP90, HSP70 and HSP27 // Landes Bioscience. Р. 53-60.
  46. Lee S. S., Kennedy S., Tolonen A. C., Ruvkun G., 2003. DAF-16 Target Genes That Control C. elegans Life- Span and Metabolism // Science. Vol. 300. N. 644. P. 644-647.
  47. Li J. E. A., Dong Y. R. G., Iwata T., Lee S. S., 2008. Caenorhabditis elegans HCF-1 functions in longevity maintenance as a DAF-16 regulator // PLoS Biol. Vol. 6. N 9. P. 1870-1886
  48. Liu J.-W., Chandra D., Rudd M. D. et al., 2005. Induction of prosurvival molecules by apoptic stimuli: involvement of FOXO3a and ROS // Oncogene. Vol. 24. P. 2020-2031.
  49. Majercak J. M., 2002. The effects of light and temperature on the Drosophila circadian clock // Dissertation Abstracts International. Vol. 62. N 1. P. 98.
  50. Massie H. R., Aiello V. R., Williams T. R., 1993. Influence of photosensitizers and light on the life span of Drosophila // Mech. Ageing Dev. Vol. 68, N 1-3. P. 175-182.
  51. Massie H. R, Whitney S. J., 1991. Preliminary evidence for photochemical ageing in Drosophila // Mech. Ageing Dev. Vol. 58. N 1. P. 37-48.
  52. Morrow G., Samson M., Michaud S., Tanguay R. M., 2004. Overexpression of the small mitochondrial Hsp22 extends Drosophila life span and increases resistance to oxidative stress // FASEB J. Vol. 18. N 3. P. 598-599.
  53. Moskalev A., 2007. Radiation-induced life span alteration of drosophila lines with genotype differences // Biogerontology. Vol. 8. N 5. P. 499-504.
  54. Moskalev A., Shaposhnikov M., Turysheva E., 2008. Life span alteration after irradiation in Drosophila melanogaster strains with mutations of Hsf and Hsps // Biogerontology. Vol. 10. N 1. P. 3-11.
  55. Niedernhofer L. J., Robbins P. D., 2008. Signaling mechanisms involved in the response to genotoxic stress and regulating lifespan // Biochem Cell Biol. Vol. 40. N 2. Р. 176-180.
  56. Partridge L., Gems D., Withers D. J., 2005. Sex and Death:What Is the Connection? // Cell. Vol. 120. P. 461-472.
  57. Pletcher S. D., 1999. Model fitting and hypothesis testing for age specific mortality data // Journal of Evolutionary Biology. N 12. P. 430-439.
  58. Rogina B., Helfand S. L., 2004. Sir2 mediates longevity in the fly through a pathway related to calorie restriction // PNAS. Vol. 101. N. 45. P. 15998-16003.
  59. Russell S. J, Kahn C. R., 2007. Endocrine regulation of ageing // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. Vol. 8. N 9. P. 681- 691.
  60. Sasaki S., Fukuda N., 2006. Dose-response relationship for life-shortening and carcinogenesis I mice irradiated at day 7 postnatal age with dose range be low 1 Gy of gamma rays // J. Radiat. Res. Vol. 47. P. 135-145.
  61. Saunders L. R., Verdin E., 2009. Cell biology. Stress response and aging // Science. Vol. 323. N 5917. P. 1021-1022.
  62. Sheeba V., Sharma V. K., Shubha K., Chandrashekaran M. K., Joshi A., 2000. The effect of different light regimes on adult life span in Drosophila melanogaster is partly mediated through reproductive output // J. Biol. Rhythms. Vol. 15. N5. P. 380-392.
  63. Sheeba V., Chandrashekaran M. K., Joshi A., Sharma V. K., 2002. Developmental plasticity of the locomotor activity rhythm of Drosophila melanogaster // J. Insect Physiol. Vol. 48. N 1. P. 25-32.
  64. Sоti C., Csermely P., 2007. Protein stress and stress proteins: implications in aging and disease // J. Biosci. N. 32. P. 511-515.
  65. Tanno M., Sakamoto J., Miura T., Shimamoto K., Horio Y., 2007. Nucleocytoplasmic Shuttling of the NAD-dependent Histone Deacetylase SIRT1 // J. Biol. Chem. Vol. 282. N 9. P. 6823-6832.
  66. Tatar M., 2004. The neuroendocrine regulation of Drosophila aging // Experimental Gerontology. N 39. P. 1745-1750.
  67. Vogt P. K., Jiang H., Aoki M., 2005. Triple layer control: Phosphorylation, acetylation and ubiquitination of FOXO proteins // Cell Cicle. Vol 4. N 7. P. 908-913.
  68. Vinogradova I. A., Anisimov V. N., Bukalev A. V. et al., 2009. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes tumorigenesis in rats // Aging. Vol. 1. N. 10. Р. 855-865.
  69. Wang C., Li Q., Redden D. T. et al., 2004. Statistical methods for testing effects on "maximum lifespan" // Mech. Ageing Dev. Vol. 125. № 9. P. 629-632.
  70. Xiangzhong Z., Yang Z., Yue Z. et al., 2007. FOXO and insulin signaling regulate sensitivity of the circadian clock to oxidative stress // PNAS. Vol. 104. N. 40. P. 15899-15904.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2010 Moskalev A.A., Malysheva O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65617 от 04.05.2016.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies