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Unscheduled DNA replication in G1 causes genome instability and damage signatures indicative of replication collisions

Reusswig, Karl-Uwe und Bittmann, Julia und Peritore, Martina und Courtes, Mathilde und Pardo, Benjamin und Wierer, Michael und Mann, Matthias und Pfander, Boris (2022) Unscheduled DNA replication in G1 causes genome instability and damage signatures indicative of replication collisions. Nature Communications, 13 (1), Seite 7014. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41467-022-34379-2. ISSN 2041-1723.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-022-34379-2

Kurzfassung

DNA replicates once per cell cycle. Interfering with the regulation of DNA replication initiation generates genome instability through over-replication and has been linked to early stages of cancer development. Here, we engineer genetic systems in budding yeast to induce unscheduled replication in a G1- like cell cycle state. Unscheduled G1 replication initiates at canonical S-phase origins. We quantifiy the composition of replisomes in G1- and S-phase and identified firing factors, polymerase α, and histone supply as factors that limit replication outside S-phase. G1 replication per se does not trigger cellular checkpoints. Subsequent replication during S-phase, however, results in overreplication and leads to chromosome breaks and chromosome-wide, strandbiased occurrence of RPA-bound single-stranded DNA, indicating head-to-tail replication collisions as a key mechanism generating genome instability upon G1 replication. Low-level, sporadic induction of G1 replication induces an identical response, indicating findings from synthetic systems are applicable to naturally occurring scenarios of unscheduled replication initiation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190645/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Unscheduled DNA replication in G1 causes genome instability and damage signatures indicative of replication collisions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Reusswig, Karl-UweDepartment of Cell Biology, Blavatnik Institute, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115, USA and Department of Pediatric Oncology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA, 02215, USA and DNA Replication and Genome Integrity, MPI Martinsried, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bittmann, JuliaDNA Replication and Genome Integrity, Max Planck Institute of Biochemistry, 82152, Martinsried, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peritore, MartinaGenome Maintenance Mechanisms in Health and Disease, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147, Cologne, Germany and DNA Replication and Genome Integrity, Max Planck Institute of Biochemistry, 82152, Martinsried, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Courtes, MathildeInstitut de Génétique Humaine (IGH), Université de Montpellier – Centre National de la Recherche Scientifique, 34396, Montpellier, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pardo, BenjaminInstitut de Génétique Humaine (IGH), Université de Montpellier – Centre National de la Recherche Scientifique, 34396, Montpellier, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wierer, MichaelProteomics Research Infrastructure, University of Copenhagen, 2200, Copenhagen, Denmark and Proteomics and Signal Transduction, Max Planck Institute of Biochemistry, 82152, Martinsried, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mann, MatthiasProteomics and Signal Transduction, Max Planck Institute of Biochemistry, 82152, Martinsried, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pfander, BorisGenome Maintenance Mechanisms in Health and Disease, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147, Cologne, Germany; Boris.Pfander (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2180-5054NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 November 2022
Erschienen in:Nature Communications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.1038/s41467-022-34379-2
Seitenbereich:Seite 7014
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2041-1723
Status:veröffentlicht
Stichwörter:DNA, DNA repair enzymes, Genetic engineering
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Strahlung & Hypoxie
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:29 Nov 2022 09:57
Letzte Änderung:29 Nov 2022 09:57

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