哺乳动物寿命延长的现象已独立进化多次。长寿物种的癌症死亡率显著降低,表明它们可能进化出了更强的抗癌能力以适应其延长的寿命。FOXO蛋白家族被认为在模式生物的寿命和抗癌能力调控中发挥着关键作用。然而,FOXO蛋白家族调控长寿物种寿命延长和抗癌能力的分子机制仍知之甚少。本研究对137种哺乳动物的四个FOXO基因进行了进化分析,结果表明这四个基因总体上都受到纯化选择。尽管如此,我们检测到长寿谱系中ω值相对于背景组略有升高,并且在长寿哺乳动物的四个FOXO基因中鉴定出18个正选择位点。为了进一步验证这些FOXO基因是否发生了功能改变,我们选择了FOXO3和FOXO4进行功能验证。细胞实验表明,弓头鲸的FOXO3和FOXO4显著抑制了HeLa细胞的增殖、迁移和侵袭。亚细胞定位分析表明,小鼠的FOXO3和FOXO4主要分布于胞质中,而弓头鲸的FOXO3和FOXO4则主要定位于细胞核内,这可能增强转录活性并抑制鲸类动物的肿瘤发生。尤其值得注意的是,弓头鲸的FOXO3能够上调抑癌基因PTEN和FASL的表达,同时下调癌基因BCL6的表达,提示这种FOXO3驱动的表达模式可能是长寿哺乳动物抗癌机制的基础。总而言之,我们的研究结果为哺乳动物抗癌的分子机制提供了新的见解。
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