DNA damage tolerance in hematopoietic stem and progenitor cells in mice

doi:10.1073/pnas.1706508114

.2017年8月15日；114（33）：E6875-E6883。

doi:10.1073/pnas.1706508114。 Epub 2017年7月31日。

小鼠造血干细胞和祖细胞的DNA损伤耐受性

巴斯·皮尔泽克¹, 奥林匹亚亚历山德拉·布奥尼芬特¹, 保罗·范登伯克¹, 塞萨尔·兰西尼², 宋继英^三, 伊丽莎白·西特里奥², 亨兹·雅各布斯⁴

附属公司

¹荷兰癌症研究所肿瘤生物学和免疫学部，荷兰阿姆斯特丹1066 CX。
²荷兰癌症研究所分子遗传学部，荷兰阿姆斯特丹1066 CX。
^三荷兰癌症研究所实验动物病理科，荷兰阿姆斯特丹1066 CX。
⁴荷兰癌症研究所肿瘤生物学和免疫学部，荷兰阿姆斯特丹1066 CX；h.jacobs@nki.nl。

PMID： 28761001
预防性维修识别码：项目经理5565453
内政部： 10.1073/pnas.1706508114

小鼠造血干细胞和祖细胞的DNA损伤耐受性

巴斯·皮尔泽克等。美国国家科学院程序. 2017.

.2017年8月15日；114（33）：E6875-E6883。

doi:10.1073/pnas.1706508114。 Epub 2017年7月31日。

作者

巴斯·皮尔泽克¹, 奥林匹亚亚历山德拉·布奥尼芬特¹, 保罗·范登伯克¹, 塞萨尔·兰西尼², 宋继英^三, 伊丽莎白·西特里奥², 亨兹·雅各布斯⁴

附属公司

¹荷兰癌症研究所肿瘤生物学和免疫学部，荷兰阿姆斯特丹1066 CX。
²荷兰癌症研究所分子遗传学部，荷兰阿姆斯特丹1066 CX。
^三荷兰癌症研究所实验动物病理科，荷兰阿姆斯特丹1066 CX。
⁴荷兰癌症研究所肿瘤生物学和免疫学部，荷兰阿姆斯特丹1066 CX；h.jacobs@nki.nl。

PMID： 28761001
预防性维修识别码：项目经理5565453
内政部： 10.1073/pnas.1706508114

摘要

DNA损伤耐受性（DDT）能够在复制过程中绕过DNA损伤，从而防止分叉停滞、复制应激和与分叉停滞相关的二次DNA损伤。DDT有三种模式：经病变合成（TLS）、模板转换（TS）和再灌注。TLS和TS分别依赖于位点特异性PCNA K164单泛素化和多泛素化。为了研究滴滴涕在维持造血干细胞（HSC）和祖细胞中的作用，我们使用太平洋航空公司^K164R/K164R小鼠作为一种独特的DDT缺陷小鼠模型。对HSC和HSC衍生的多能祖细胞（MPPs）组成的分析显示，HSC的数量显著减少，这可能是由于HSC向髓系/红系相关MPP2的分化增加。这种偏斜是以淋巴细胞提呈期MPP4的数量为代价的，而MPP4增殖的增加似乎弥补了这一点。此外，缺陷滴滴涕降低了MPP衍生的共同淋巴祖细胞（CLP）、共同骨髓祖细胞（CMP）、巨核红细胞祖细胞（MEP）和粒细胞-巨噬细胞祖细胞（GMP）的数量，同时CMP的细胞周期阻滞增加。HSC和MPP表型让人联想到过早衰老和应激性造血，并且确实随着年龄的增长而进展，并且在顺铂暴露下加剧。骨髓移植揭示了DDT缺陷型造血干细胞在重建致死性辐射小鼠时的强烈细胞内在缺陷，以及与野生型造血干公司共移植时的强烈竞争劣势。这些发现表明滴滴涕在维持造血干细胞和祖细胞以及防止过早衰老方面起着关键作用。

关键词：DNA损伤耐受性；造血干细胞和祖细胞；增殖细胞核抗原K164泛素化；模板切换；跨病变合成。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

**图S1。**
WT和*太平洋航空公司*^K164R/K164R造血。(A类)WT-BM细胞BM亚群的门控策略。(B类)脾脏中的B细胞和T细胞亚群。(C类)WT和*太平洋航空公司*^K164R/K164R老鼠。(D类)WT和*太平洋航空公司*^K164R/K164R老鼠**P（P）*> 0.05.

**图1。**
PCNA K164R突变导致HSC和祖细胞缺陷。(A类)2个月龄WT和*太平洋航空公司*^K164R/K164R老鼠。(*B–E类*)WT和WT中造血亚群的量化*Pcna公司*^K164R/K164R费莫拉。显示了两个实验的合并数据，每个基因型共有六只小鼠。这个t吨测试用于计算*P（P）*值**P（P）*> 0.05; ****P（P）*>0.001*****P（P）*> 0.0001.

**图2。**
滴滴涕缺陷导致不同造血亚群的增殖增加和细胞周期阻滞。(A类)WT和WT中S/G2细胞的百分比*太平洋航空公司*^K164R/K164R2个月龄小鼠。显示了两个实验的组合数据。(B类)野生型和*太平洋航空公司*^K164R/K164RBM。用EdU处理小鼠24小时。显示了两个实验的汇总数据。这个t吨测试用于计算*P（P）*值**P（P）*> 0.05; ***P（P）*>0.01****P（P）*> 0.001; *****P（P）*> 0.0001.

**图3。**
造血系统强烈依赖滴滴涕耐受交联剂。(A类)WT胸骨H&E染色*太平洋航空公司*^K164R/K164R注入PBS或CsPt。（原始放大倍数，20倍；比例尺，50μm）(*B–E类*)注射0.8 mg/kg CsPt或PBS后第2天每根股骨的有核细胞数。显示了两个实验中的一个代表性实验**P（P）*> 0.05; ***P（P）*> 0.01; ****P（P）*> 0.001; *****P（P）*> 0.0001.

**图S6。**
每根股骨有核细胞的CsPt敏感性。(A类)野生型和野生型CsPt处理2天后BM群体的代表性FACS图*太平洋航空公司*^K164R/K164R. (B类)胸骨WT和胸骨H&E染色的代表性图像*太平洋航空公司*^K164R/K164R注入PBS或CsPt。（原始放大倍数，2.5倍；比例尺，500μm）

**图4。**
PCNA K164R突变导致HSC移植缺陷。(*A–C*)竞争性骨髓移植WT或*太平洋航空公司*^K164R/K164R将Ly5.2 BM与Ly5.1 BM混合移植到致命照射的Ly5.1受体小鼠中。Ly5.2 BM对B细胞、T细胞和Gr-1血液的贡献⁺20周后检测巨噬细胞。显示了两个实验中的一个代表性实验。一百万个骨髓细胞被移植到受照射的小鼠体内**P（P）*> 0.05. (D类)LSK和LKS中Ly5.2阳性细胞的百分比⁻移植后20周WT和*太平洋航空公司*^K164R/K164R小鼠，表明几乎没有*太平洋航空公司*^K164R/K14RHSC和前体细胞。显示了两个实验中的一个代表性实验。(E类和F类)短期非竞争性移植WT或*太平洋航空公司*^K164R/K164RBM.每根股骨的细胞总数(E类)以及每根股骨中含有HSC的HSPC的数量(F类)如图所示。100万个BM细胞被移植到致死性辐射小鼠体内。在移植后2周和4周分离BM并进行分析。显示了两个实验中的一个代表性实验**P（P）*> 0.05; ***P（P）*> 0.01; ****P（P）*> 0.001; *****P（P）*> 0.0001.

**图S8。**
短期非竞争性骨髓移植。(*A–F*)移植WT的Ly5.2 BM或*太平洋航空公司*^K164R/K164R注入辐照过的Ly5.1受体小鼠。显示了两个实验中的一个代表性实验***P（P）*> 0.01; ****P（P）*> 0.001; *****P（P）*> 0.0001.

**图5。**
滴滴涕损伤小鼠的造血表型随着年龄的增长而逐渐增加。(A类)9至10个月WT和*太平洋航空公司*^K164R/K164R老鼠。(*B–E类*)年轻（2月龄）和老年（9-10月龄）小鼠不同祖细胞和HSC亚群的每根股骨有核细胞数**P（P）*> 0.05; ***P（P）*>0.01****P（P）*> 0.001; *****P（P）*> 0.0001.

**图S9。**
老龄小鼠的造血前体亚群。所示为折叠变化（WT/*PCNA公司^K164R/K164R*)在年轻成年（2月龄）和老年（9–10月龄）小鼠中。

**图6。**
滴滴涕缺乏对HSC和早期祖细胞的影响模型。WT小鼠有稳定的造血功能。缺乏DDT太平洋航空公司^K164R/K164R小鼠，复制应激诱导HSC向髓系/红系相关MPP2分化*太平洋航空公司*^K164R/K164R由红色箭头指示。MPP4的补偿性增殖被指定为CMP和GMP亚群中的细胞周期阻滞。箭头指示分化方向。蓝色圆点表示LSK子集，绿色圆点表示LKS⁻子集。每个点代表每个股骨500个有核细胞。

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1. Pietras EM等。在正常和再生条件下，血统偏倚的多能祖细胞的功能不同亚群控制着血液生产。细胞干细胞。2015;17:35–46.-项目管理咨询公司-公共医学
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