Radiation-induced DNA damage and repair effects on 3D genome organization.
Radiation-induced DNA damage and repair effects on 3D genome organization.
复制标题
辐射引起的DNA损伤和对3D基因组组织的修复作用。
DOI：
10.1038/s41467-020-20047-w
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发表时间：
2020-12-02
影响因子：
16.6
通讯作者：
McCord RP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sanders JT;Freeman TF;Xu Y;Golloshi R;Stallard MA;Hill AM;San Martin R;Balajee AS;McCord RP
染色体的三维结构在基因表达调控中起着重要作用，同时也影响着辐射损伤DNA的修复。破坏染色体空间结构域的基因组畸变可能导致包括癌症在内的疾病，但3D基因组结构如何对DNA损伤做出反应却知之甚少。在这里，我们调查的影响，DNA损伤反应和修复的3D基因组折叠使用Hi-C实验野生型细胞和共济失调毛细血管扩张症突变（ATM）患者细胞。我们用5戈伊X射线照射成纤维细胞、淋巴母细胞和ATM缺陷成纤维细胞，并在照射后30分钟、24小时或5天进行Hi-C。我们观察到照射后的3D基因组变化是细胞类型特异性的，淋巴母细胞通常比照射后的成纤维细胞显示出更多的接触变化。然而，所有测试的修复熟练的细胞类型表现出增加的分离拓扑关联域（TADs）。在ATM缺陷的成纤维细胞中没有观察到辐射后的这种边界强化，这可能表明在DNA损伤修复过程中存在保护3D基因组结构完整性的机制。基因组畸变破坏染色体空间结构域可导致疾病。在这里，作者研究了DNA损伤反应和修复对3D基因组折叠的影响，比较了野生型细胞和共济失调毛细血管扩张症突变的患者细胞，并在对损伤的反应过程中观察了细胞类型特异性和基因组组织的共享变化。
The three-dimensional structure of chromosomes plays an important role in gene expression regulation and also influences the repair of radiation-induced DNA damage. Genomic aberrations that disrupt chromosome spatial domains can lead to diseases including cancer, but how the 3D genome structure responds to DNA damage is poorly understood. Here, we investigate the impact of DNA damage response and repair on 3D genome folding using Hi-C experiments on wild type cells and ataxia telangiectasia mutated (ATM) patient cells. We irradiate fibroblasts, lymphoblasts, and ATM-deficient fibroblasts with 5 Gy X-rays and perform Hi-C at 30 minutes, 24 hours, or 5 days after irradiation. We observe that 3D genome changes after irradiation are cell type-specific, with lymphoblastoid cells generally showing more contact changes than irradiated fibroblasts. However, all tested repair-proficient cell types exhibit an increased segregation of topologically associating domains (TADs). This TAD boundary strengthening after irradiation is not observed in ATM deficient fibroblasts and may indicate the presence of a mechanism to protect 3D genome structure integrity during DNA damage repair. Genomic aberrations disrupting chromosome spatial domains can lead to disease. Here, the authors investigate the impact of DNA damage response and repair on 3D genome folding, comparing wild type cells and ataxia telangiectasia mutated patient cells, and characterise both cell type-specific and shared changes to genome organization during the response to damage.
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