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复制压力诱导的染色质环保护叉稳定性

Nature2026年7月1日 00:00

主要的DNA复制经常受到内源性和外源性损伤的挑战,这些损伤引起复制压力,这是基因组不稳定性和癌症的主要驱动因素。这些挑战包括各种DNA损伤、核苷酸供应受限和转录-复制冲突,阻碍叉的进展并需要保护性反应。复制时序与染色质组织密切相关,早期复制区域与开放染色质相关,而晚期复制区域富含异染色质。这种时空组织影响了对复制压力和基因组不稳定性的易感性。作为对压力的反应,细胞激活检查点通路以稳定停滞的复制叉,在那里新生DNA高度易受降解的影响。同时,当DNA复制叉受到挑战时,染色质发生动态重组。我们之前表明,组蛋白甲基转移酶G9a(由EHMT2编码)在受压力的复制叉处促进去新合成的H3K9甲基化,驱动局部染色质致密化并保护新生DNA免受易出错的聚合酶的影响,从而促进叉的重启。然而,这种局部染色质变化在更高阶基因组组织中是否起作用仍不清楚。在这里,我们展示了复制压力诱导ATR依赖的CTCF锚定和G9a介导的异染色质组装,以在受压力的叉处形成瞬态染色质环。这些结构形成了一种保护性结构框架,限制了核酸酶的接入并稳定了复制中间体。使用我们的单分子染色质纤维ChromStretch测定,我们之前展示了羟基脲(HU)诱导的(1 mM HU,1小时)叉停滞触发在新生DNA上的瞬态G9a依赖的去新合成H3K9me3沉积,在单个叉和复制气泡上,且一旦压力解除便迅速消失。为了确定这种反应是否保守,我们分析了暴露于各种复制压力源(0.2-1 mM HU,喜树碱(CPT),阿苯达唑(APH),顺铂)的细胞,观察到了在5-乙炔基-2′-脱氧尿苷(EdU)标记的复制位点上H3K9me3的共同积累,尽管程度不同。这表明一种普遍的、依赖复制压力的染色质反应。使用ChromStretch,我们观察到H3K9me3在新复制的、暴露于压力的区域广泛积累,表明此反应是全基因组性的,但严格依赖于复制。接下来,我们试图映射这些去新合成H3K9me3峰的基因组分布。随着1小时内用1 mM HU处理,超过94%的复制叉会发生叉停滞。

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