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A threshold of endogenous stress is required to engage cellular response to protect against mutagenesis

Authors :
David Laurent
Elodie Dardillac
François Chevalier
Jordane Depagne
Anne Bravard
Bernard S. Lopez
Yannick Saintigny
J. Pablo Radicella
Sonia Hem
Institute of Cellular and Molecular Radiobiology
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Université Paris-Saclay
Institut Gustave Roussy (IGR)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Stabilité Génétique et Oncogenèse (UMR 8200)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Plateforme de Spectrométrie de Masse Protéomique - Mass Spectrometry Proteomics Platform (MSPP)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Saintigny, Yannick
Stabilité génétique, Cellules Souches et Radiations (SCSR (U_967))
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
ANR14-CE10-0010-02
Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Cellules Souches et Radiations (SCSR (U967 / UMR-E_008))
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
ProdInra, Archive Ouverte
Lopez, Bernard S
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, 2016, 6, pp.29412. ⟨10.1038/srep29412⟩, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2016, 6, pp.29412. ⟨10.1038/srep29412⟩, Scientific Reports (6), 29412. (2016)
Publication Year :
2016
Publisher :
Nature Publishing Group, 2016.

Abstract

Endogenous stress represents a major source of genome instability, but is in essence difficult to apprehend. Incorporation of labeled radionuclides into DNA constitutes a tractable model to analyze cellular responses to endogenous attacks. Here we show that incorporation of [3H]thymidine into CHO cells generates oxidative-induced mutagenesis, but, with a peak at low doses. Proteomic analysis showed that the cellular response differs between low and high levels of endogenous stress. In particular, these results confirmed the involvement of proteins implicated in redox homeostasis and DNA damage signaling pathways. Induced-mutagenesis was abolished by the anti-oxidant N-acetyl cysteine and plateaued, at high doses, upon exposure to L-buthionine sulfoximine, which represses cellular detoxification. The [3H]thymidine-induced mutation spectrum revealed mostly base substitutions, exhibiting a signature specific for low doses (GC > CG and AT > CG). Consistently, the enzymatic activity of the base excision repair protein APE-1 is induced at only medium or high doses. Collectively, the data reveal that a threshold of endogenous stress must be reached to trigger cellular detoxification and DNA repair programs; below this threshold, the consequences of endogenous stress escape cellular surveillance, leading to high levels of mutagenesis. Therefore, low doses of endogenous local stress can jeopardize genome integrity more efficiently than higher doses.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Volume :
6
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bcbf7b591ccda10110533444b1751592