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Transcription-mediated organization of the replication initiation program across large genes sets common fragile sites genome-wide

Authors :
Anne-Marie Lachages
St eacutephane Koundrioukoff
Bernard Dutrillaux
Yan Jaszczyszyn
Michelle Debatisse
Chun-Long Chen
Viola Nähse
Sami El-Hilali
Olivier Brison
Claude Thermes
Mélanie Schmidt
Dana Azar
Stabilité Génétique et Oncogenèse (UMR 8200)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Dynamique de l'information génétique : bases fondamentales et cancer (DIG CANCER)
Institut Curie [Paris]-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Saint-Joseph de Beyrouth (USJ)
Oslo University Hospital [Oslo]
Unité de Technologies Chimiques et Biologiques pour la Santé (UTCBS - UM 4 (UMR 8258 / U1022))
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB )
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Curie [Paris]-Sorbonne Université (SU)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE)
Institut Curie-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université des Antilles (UA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Sorbonne Université (SU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)
Source :
Nature Communications, Vol 10, Iss 1, Pp 1-12 (2019), Nature Communications, Nature Communications, 2019, 10, pp.5693. ⟨10.1038/s41467-019-13674-5⟩, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10, pp.5693. ⟨10.1038/s41467-019-13674-5⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2019.

Abstract

Common fragile sites (CFSs) are chromosome regions prone to breakage upon replication stress known to drive chromosome rearrangements during oncogenesis. Most CFSs nest in large expressed genes, suggesting that transcription could elicit their instability; however, the underlying mechanisms remain elusive. Genome-wide replication timing analyses here show that stress-induced delayed/under-replication is the hallmark of CFSs. Extensive genome-wide analyses of nascent transcripts, replication origin positioning and fork directionality reveal that 80% of CFSs nest in large transcribed domains poor in initiation events, replicated by long-travelling forks. Forks that travel long in late S phase explains CFS replication features, whereas formation of sequence-dependent fork barriers or head-on transcription–replication conflicts do not. We further show that transcription inhibition during S phase, which suppresses transcription–replication encounters and prevents origin resetting, could not rescue CFS stability. Altogether, our results show that transcription-dependent suppression of initiation events delays replication of large gene bodies, committing them to instability.<br />Common Fragile Sites (CFSs) are chromosome regions prone to breakage upon replication stress known to drive chromosome rearrangements during oncogenesis. Here the authors use genome-wide and single cell techniques to assess how replication timing and transcriptional activity correlate with genome stability.

Details

ISSN :
20411723
Volume :
10
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Communications
Accession number :
edsair.doi.dedup.....296b0899751a7f39084b01fef76641d0
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13674-5