ファンコニ貧血経路は、コリバクチン誘発DNA型鎖架橋を修復します

コリバクチンは、ヒト腸に存在する細菌によって生成される二次代謝産物であり、結腸直腸癌と炎症性腸疾患の進行に関係しています。このジェノトキシンは、宿主細胞DNAの反対側の鎖上のデオキシアデノシンをアルキル化して、DNA複製をブロックするDNAインターストランドクロスリンク（ICL）を生成します。細胞は複数のメカニズムを解決するための複数のメカニズムを進化させましたが（「フック」）複製機械で遭遇しますが、これらの経路のどれがコリバクチン誘発ICLに対する耐性を促進するかについてはほとんど知られていません。ここでは、Xenopus Egg Extractsを使用して、部位固有のコリバクチンICLSを封じ込めるように設計されたプラスミドの複製結合修復を調査します。コリバクチン-ICLでの複製フォークが失速すると、核分解を介してコリバクチンICLを外すファンコニ貧血ICL修復経路の複製分解と活性化につながることが示されます。これらの切開により、一方の姉妹ChromatidにDNA二本鎖切断中間体が生成されます。これは、相同組換えによって修復される可能性があり、もう一方の姉妹（「icl remnant」）が生成されます。我々のデータは、コリバクチン-ICL残骸を過去にトランスレオン合成がPolηおよびPolκ-Rev1-polζポリメラーゼ複合体に依存することを示しています。コリバクチン誘発DNA損傷の過去のトランスレオン合成は頻繁に誤差はありませんが、in vivoでのコリバクチン曝露に関連する突然変異の特徴を部分的に再現するT> n点変異を導入できます。総合すると、私たちの研究は、細胞が自然に発生する臨床的に関連するICLにどのように耐えるかを理解するための生化学的枠組みを提供します。

Colibactin is a secondary metabolite produced by bacteria present in the human gut and is implicated in the progression of colorectal cancer and inflammatory bowel disease. This genotoxin alkylates deoxyadenosines on opposite strands of host cell DNA to produce DNA interstrand cross-links (ICLs) that block DNA replication. While cells have evolved multiple mechanisms to resolve ("unhook") ICLs encountered by the replication machinery, little is known about which of these pathways promote resistance to colibactin-induced ICLs. Here, we use Xenopus egg extracts to investigate replication-coupled repair of plasmids engineered to contain site-specific colibactin-ICLs. We show that replication fork stalling at a colibactin-ICL leads to replisome disassembly and activation of the Fanconi anemia ICL repair pathway, which unhooks the colibactin-ICL through nucleolytic incisions. These incisions generate a DNA double-strand break intermediate in one sister chromatid, which can be repaired by homologous recombination, and a monoadduct ("ICL remnant") in the other. Our data indicate that translesion synthesis past the colibactin-ICL remnant depends on Polη and a Polκ-REV1-Polζ polymerase complex. Although translesion synthesis past colibactin-induced DNA damage is frequently error-free, it can introduce T>N point mutations that partially recapitulate the mutation signature associated with colibactin exposure in vivo . Taken together, our work provides a biochemical framework for understanding how cells tolerate a naturally-occurring and clinically-relevant ICL.