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
- 来源:
- 关键词:AffectAnemiaBiochemicalBone MarrowBone Marrow CellsCFU-ECell CycleCell MaturationCell SurvivalCell divisionCellsChromatidsCopy Number PolymorphismCoupledDNA DamageDNA Interstrand CrosslinkingDNA RepairDNA biosynthesisDNA replication forkDataDevelopmentDevelopmental BiologyDiseaseErythroblastsErythrocytesErythroidErythroid CellsErythropoiesisErythropoietin ReceptorEventFailureFanconi Anemia pathwayFanconi&aposs AnemiaGenesGenetic TranscriptionGenomeGenomic InstabilityGoalsLeadLifeMeasuresMitomycin CModalityMusOncogenesPathway interactionsPhysiologicalProcessReporterResistanceS PhaseSiteSpeedStudy modelsSystemTestingWild Type Mousebasecostdisabilitygene inductiongenome integritygenome sequencinghomologous recombinationin vivoindexinginhibitor/antagonistmouse modelnovelprogenitorprogramsrepairedreplication stressresponseself-renewalwhole genome
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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