The DNA damage response of fast-cycling erythroblasts

快速循环有红细胞的DNA损伤反应

基本信息

  • 批准号:
    10317904
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 59.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-25 至 2026-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Erythropoiesis, or the process of red cell formation, is continuous throughout life. Its study helps elucidate erythroid disorders, most notably anemia, which accounts for 8.8% of all disability globally. It is also an accessible model for studying fundamental questions in developmental biology. This proposal is based on recent finding that a key erythroid cell fate decision is associated with dramatic shortening of S phase. Cell fate decisions in some other developmental systems are similarly associated with a faster S phase. A faster S phase might be accomplished at the cost of genomic instability, as in oncogene- induced replicative stress. However, studies of the relationships between a physiologically faster S phase and the DNA damage response in normal development are lacking. This project’s goal is to determine whether the unusually fast S phase of the erythroid developmental switch entails altered DNA replication fidelity and/or alterations in the DNA damage response. Early erythroid progenitors, termed ‘colony-forming-unit-erythroid’ (CFU-e), undergo several self-renewal cell divisions before transitioning into Erythroid Terminal Differentiation (ETD), where they begin to express red cell genes. The transition from self-renewing CFU-e progenitors to maturing ETD erythroblasts is a rapid transcriptional switch that is synchronized with, and dependent on, a single cell cycle S phase. Strikingly, the S-phase of the CFU-e/ETD switch is of uniquely short duration, lasting only 4 hr, compared with 7 hr in preceding CFU-e cycles, as a result of a global, 50% increase in the speed of replication forks. These changes in S phase speed are required for the CFU-e/ETD switch; the slower S phase of CFU-e progenitors promotes their self-renewal, while the fast S phase of early ETD promotes erythroid gene induction. It might be expected that the fast S phase of early ETD erythroblasts would exact a ‘cost’ of increased replication fork stalling events (‘replication stress’) and increased genomic instability. our experimental AIMS test two opposing but not necessarily mutually exclusive hypotheses: Hypothesis 1: The faster S phase of early ETD is achieved at a cost of lower quality replication. Hypothesis 2: The faster S phase of early ETD reflects “supercharged” replication-coupled DNA repair. AIM 1 will analyze the quality of DNA replication in fast-cycling early ETD erythroblasts. AIM 2 will determine how the DNA damage response of fast-cycling ETD erythroblasts differs from that of their slower-cycling CFU- e precursors. AIM 3 will determine whether the faster S phase and the altered DNA damage response of early ETD are genetically separable.
项目摘要 红细胞生成或红细胞形成过程在整个生命过程中持续进行。 研究有助于阐明红细胞疾病,最显着的贫血,占所有残疾的 8.8% 它也是研究发育生物学基本问题的可用模型。 该提案基于最近的发现,即关键的红细胞命运决定与戏剧性的 其他一些发育系统中 S 期的缩短也与细胞命运决定类似。 更快的 S 期可能是以基因组不稳定为代价来实现的,就像癌基因一样。 然而,对生理上较快的 S 期与复制应激之间关系的研究。 该项目的目标是确定正常发育中是否缺乏 DNA 损伤反应。 红系发育开关异常快速的 S 期需要改变 DNA 复制保真度和/或 DNA损伤反应的改变。 早期红系祖细胞,称为“红系集落形成单位”(CFU-e),经历多个自我更新细胞 在转变为红细胞终末分化 (ETD) 之前进行分裂,开始表达红细胞 从自我更新的 CFU-e 祖细胞到成熟的 ETD 红细胞的转变是一个快速的过程。 转录开关与单个细胞周期 S 期同步且依赖于该细胞周期。 CFU-e/ETD 切换的 S 相持续时间非常短,仅持续 4 小时,而在 CFU-e/ETD 中则为 7 小时。 由于复制分叉的速度全局提高了 50%,因此之前的 CFU-e 周期发生了这些变化。 CFU-e/ETD 切换需要 S 期速度;CFU-e 祖细胞的 S 期速度较慢; 它们的自我更新,而早期 ETD 的快速 S 期促进红细胞基因诱导。 早期 ETD 有红细胞的快速 S 期将增加复制叉停滞事件的“成本” (“复制压力”)和增加的基因组不稳定性我们的实验目标测试了两个相反但不是的。 必然相互排斥的假设: 假设 1:早期 ETD 的更快 S 期是以较低质量复制为代价实现的。 假设 2:早期 ETD 较快的 S 期反映了复制耦合 DNA 修复的“增压”。 AIM 1 将分析快速循环的早期 ETD 红细胞中 DNA 复制的质量,AIM 2 将确定。 快速循环的 ETD 成红细胞的 DNA 损伤反应与慢速循环的 CFU 有何不同 AIM 3 前体将决定是否有更快的 S 期和早期 DNA 损伤反应的改变。 ETD 在基因上是可分离的。

项目成果

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