R-loop-induced DNA damage during immunoglobulin class switch recombination

免疫球蛋白类别转换重组过程中 R 环诱导的 DNA 损伤

基本信息

  • 批准号:
    10217205
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-08-05 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract    Class switch recombination (CSR) is a genetic process where a B cell switches antibody isotype  production through site-­specific intra-­chromosomal DNA rearrangement stimulated by the formation  of DNA double-­strand breaks (DSBs) at the immunoglobulin heavy chain (IgH) locus. DSBs are  normally repaired by the non-­homologous end-­joining (NHEJ) and alternative-­end joining (alt-­EJ)  DNA repair pathways. During CSR, DSB formation is highly regulated involving a complex interplay of  transcriptional activation, protein recruitment and chromatin reorganization. Understanding the factors  regulating DSB formation and repair has a high impact on lymphomagenesis. R loops are three  stranded RNA:DNA hybrid structures formed at IgH during CSR. While R loops are implicated in  promoting DSB formation at IgH, their role in class switch recombination remains undefined. We find  that mice defective for R loop removal are proficient at class switch recombination, however B cells  contain unrepaired breaks and chromosome fusions at IgH. Recurrent oncogenic translocations  involving IgH distinguish many human lymphoid malignancies. These translocations originate from  mis-­repaired DNA double stand breaks (DSBs) generated during normal lymphocyte development.  Our goal is to determine how persistent R loops impede DNA repair during CSR, and the role R loop  metabolism plays in suppressing genome instability at IgH. We hypothesize that persistent R loops  block efficient DNA repair by non-­homologous end joining at the immunoglobulin heavy chain  locus during class switch recombination, leading to persistent, unrepaired breaks. To test this  hypothesis, two mouse models will be employed: the SETX mutant lacks the Senataxin (SETX)  helicase that unwinds R loops;; and Rnaseh2b is defective for the RNase H2 nuclease that specifically  digests the RNA component of R loops (RNH2B). We will functionally dissect the consequences of  aberrant R loop formation on DNA repair and chromosome fusions arising during CSR in SETX-­/-­,  RNH2Bf/f, and SETX-­/-­ RNH2Bf/f cells (Aim 1). To define the impact persistent R loops have on NHEJ,  we will characterize DNA repair protein recruitment in SETX-­/-­, RNH2Bf/f, and SETX-­/-­ RNH2Bf/f cells  (Aim 2). We will also identify genomic loci involved in IgH translocations using high-­throughput  genome-­wide translocation sequencing (HTGTS-­Seq), in collaboration with Dr. Feyredoun  Hormozdiari. Finally, we will define the molecular pathways driving the frequent chromosome fusions  observed in SETX-­/-­ RNH2Bf/f cells (Aim 3). Our work will define how persistent R loops interfere with  class switch recombination, leading to unrepaired breaks, and will uncover the molecular  mechanisms promoting chromosome fusions at IgH. Enzymes regulating R loop metabolism will also  provide an attractive target for developing novel cancer treatment.
项目摘要/摘要   类开关重组(CSR)是一个遗传过程,其中B细胞开关抗体同种型 通过构造刺激的染色体内DNA重排的染色体内DNA重排生产 免疫球蛋白重链(IGH)基因座的DNA双链断裂(DSB) DSB是 通常由非理论最终连接(NHEJ)和替代末端连接(alt-ej)修复 DNA修复途径。在CSR期间,DSB形成受到高度调节,涉及一个复杂的相互作用 转录激活,蛋白质募集和染色质重组。了解因素 调节DSB的形成和修复对淋巴作用的影响很高。 R循环是三个 滞留的RNA:CSR期间IGH形成的DNA杂交结构。而r循环涉及 在IGH时促进DSB形成,在类开关重组中的作用仍然不确定。我们发现 无缺的R循环去除的小鼠在类开关重组中精通熟练,但是B细胞 在IGH时包含未修复的断裂和染色体融合。复发性致癌易位 涉及许多人类淋巴恶性肿瘤。这些易位起源于 在正常淋巴细胞发育过程中产生的错误修复的DNA双支架断裂(DSB)。 我们的目标是确定持续的r循环如何阻碍CSR期间的DNA修复,以及r循环 代谢在抑制IGH的基因组不稳定性方面发挥作用。我们假设持续的R循环 在免疫球蛋白重链上连接的非理论末端的块有效的DNA修复 课堂开关重组期间的基因座,导致持续,未修复的休息。测试这个 假设将采用两种小鼠模型:SETX突变体围巾senataxin(SETX) 放松R循环的解旋酶; RNaseH2b对于RNase H2核酸酶是有缺陷的 消化R环的RNA分量(RNH2B)。我们将在功能上剖析 在setx-/ - ,在CSR期间出现的DNA修复和染色体融合的异常R环形式 RNH2BF/F和SETX - / - RNH2BF/F细胞(AIM 1)。为了定义持续的R循环对NHEJ的影响, 我们将在SETX - / - ,RNH2BF/F和SETX - / - RNH2BF/F细胞中表征DNA修复蛋白募集 (目标2)。我们还将确定使用高通量参与IGH易位的基因组网站 全基因组易位测序(HTGTS-SEQ)与Feyredouun博士合作 Hormozdiari。最后,我们将定义驱动频繁染色体融合的分子途径 在SETX - / - RNH2BF/F细胞中观察到(AIM 3)。我们的工作将定义持续的R循环如何干扰 类开关重组,导致未修复的断裂,并将发现分子 促进IGH染色体融合的机制。调节R环代谢的酶也将 为开发新的癌症治疗提供了一个吸引人的目标。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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