一个整合性全基因组资源揭示了人类癌细胞系中DNA断裂的不同复制环境

复制压力是癌症中基因组不稳定性的主要来源之一，但决定DNA双链断裂（DSB）发生位置的基因组特征仍未得到充分界定。在此，我们建立了一个整合性的全基因组资源，涵盖两种广泛使用的癌细胞系U2-OS和HeLa在稳态条件下以及长期低剂量DNA聚合酶抑制后所产生的DSB、DNA复制、复制时序、转录和R环数据。我们将这些数据集与系统性的统计检验和比较分析方法相结合，以界定与基因组脆弱性相关的复制环境。内源性DSB优先聚集于富含复制起点的起始区域，这些区域中R环富集；而长期DNA聚合酶抑制则使DSB的形成转向缺乏复制起点且复制较晚的区域。在所考察的复制特征中，复制起始区域和晚复制区域对长期复制压力最为敏感。R环特异性富集于起始区域，但在晚复制区域和复发性DNA断裂簇（RDC）中减少，表明R环与基因组脆弱性的关联取决于具体情境。复制压力还会在长的、处于活跃转录状态的基因内部诱导RDC，而其位置仅与常见脆弱位点部分重叠。功能分析鉴定出MUS81是RDC形成的主要调控因子。MUS81缺失会增加RDC，而恢复其催化活性则可抑制RDC，说明MUS81能够在复制中间体持续存在并进入晚复制脆弱区域之前将其予以解析。总之，该资源及其分析框架为系统解析复制架构、转录和DNA加工过程如何共同塑造癌细胞基因组脆弱性提供了基础。

复制压力是癌症中基因组不稳定性的主要来源之一，但决定DNA双链断裂（DSB）发生位置的基因组特征仍未得到充分界定。在此，我们建立了一个整合性全基因组资源，涵盖两种广泛使用的癌细胞系U2-OS和HeLa在稳态条件下以及长期低剂量DNA聚合酶抑制后，DNA双链断裂、DNA复制、复制时序、转录和R环等相关数据。我们将这些数据集与系统性的统计检验和比较分析方法相结合，以界定与基因组脆弱性相关的复制环境。内源性DNA双链断裂优先聚集于复制起点富集的起始区域，在这些区域中R环呈富集状态；而长期DNA聚合酶抑制则使DNA双链断裂的形成转向复制起点缺乏的晚复制区域。在所考察的复制特征中，复制起始区域和晚复制区域对长期复制压力最为敏感。R环特异性地富集于起始区域，但在晚复制区域和复发性DNA断裂簇（RDCs）中呈耗竭状态，表明其与基因组脆弱性的关联具有情境依赖性。复制压力还会在长的、转录活跃的基因内诱导形成复发性DNA断裂簇，而这些断裂簇的位置仅与常见脆性位点部分重叠。功能分析鉴定出MUS81是调控复发性DNA断裂簇形成的主要因子。MUS81缺失会增加复发性DNA断裂簇，而恢复其催化活性则可抑制复发性DNA断裂簇的形成，这表明MUS81能够在复制中间体持续存在并进入晚复制脆弱区域之前对其进行解析。总体而言，该资源及其分析框架为系统解析复制架构、转录和DNA加工过程如何共同塑造癌细胞基因组脆弱性提供了基础。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.10.750571v1?rss=1

🏷️ 复制压力 DNA双链断裂 基因组脆弱性 复制时序 R环 MUS81核酸酶