ABSTRACT Errors in mitosis can generate micronuclei that entrap mis-segregated chromosomes, which are susceptible to catastrophic fragmentation through a process termed chromothripsis. The reassembly of fragmented chromosomes by error-prone DNA double-strand break (DSB) repair generates a spectrum of simple and complex genomic rearrangements that are associated with human cancers and disorders. How specific DSB repair pathways recognize and process these lesions remains poorly understood. Here we used CRISPR/Cas9 to systematically inactivate distinct DSB processing or repair pathways and interrogated the rearrangement landscape of fragmented chromosomes from micronuclei. Deletion of canonical non-homologous end joining (NHEJ) components, including DNA-PKcs, LIG4, and XLF, substantially reduced the formation of complex rearrangements and shifted the rearrangement landscape toward simple alterations without the characteristic patterns of cancer-associated chromothripsis. Following reincorporation into the nucleus, fragmented chromosomes localize within micronuclei bodies (MN bodies) and undergo successful ligation by NHEJ within a single cell cycle. In the absence of NHEJ, chromosome fragments were rarely engaged by polymerase theta-mediated alternative end-joining or recombination-based mechanisms, resulting in delayed repair kinetics and persistent 53BP1-labeled MN bodies in the interphase nucleus. Prolonged DNA damage signaling from unrepaired fragments ultimately triggered cell cycle arrest. Thus, we provide evidence supporting NHEJ as the exclusive DSB repair pathway generating complex rearrangements following chromothripsis from mitotic errors.

ABSTRACT In insects and mammals, olfactory experience in early life alters olfactory behavior and function in later life. In the vinegar fly Drosophila , flies chronically exposed to a high concentration of a monomolecular odor exhibit reduced behavioral aversion to the familiar odor when it is re- encountered. This change in olfactory behavior has been attributed to selective decreases in the sensitivity of second-order olfactory projection neurons (PNs) in the antennal lobe that respond to the overrepresented odor. However, since odorant compounds do not occur at similarly high concentrations in natural sources, the role of odor experience-dependent plasticity in natural environments is unclear. Here, we investigated olfactory plasticity in the antennal lobe of flies chronically exposed to odors at concentrations that are typically encountered in natural odor sources. These stimuli were chosen to each strongly and selectively excite a single PN type to saturating firing rates, facilitating a rigorous assessment of the selectivity of olfactory plasticity for PNs directly excited by overrepresented stimuli. Unexpectedly, we found that chronic exposure to three such odors did not result in decreased PN sensitivity, but rather mildly increased responses to weak stimuli in most PN types. Odor-evoked PN activity in response to stronger stimuli was mostly unaffected by odor experience. When present, plasticity was observed broadly in multiple PN types and thus was not selective for PNs receiving direct input from the chronically active ORNs. We further investigated the DL5 olfactory coding channel and found that chronic odor-mediated excitation of its input ORNs did not affect PN intrinsic properties, local inhibitory innervation, ORN responses, or ORN-PN synaptic strength; however, broad-acting lateral excitation evoked by some odors was increased. These results show that PN odor coding is only mildly affected by strong persistent activation of a single olfactory input, highlighting the stability of early stages of insect olfactory processing to significant perturbations in the sensory environment.

Abstract Mitotic errors generate micronuclei entrapping mis-segregated chromosomes, which are susceptible to catastrophic fragmentation through chromothripsis. The reassembly of fragmented chromosomes by error-prone DNA double-strand break (DSB) repair generates diverse genomic rearrangements associated with human diseases. How specific repair pathways recognize and process these lesions remains poorly understood. Here we use CRISPR/Cas9 to systematically inactivate distinct DSB repair pathways and interrogate the rearrangement landscape of fragmented chromosomes. Deletion of canonical non-homologous end joining (NHEJ) components substantially reduces complex rearrangements and shifts the rearrangement landscape toward simple alterations without the characteristic patterns of chromothripsis. Following reincorporation into the nucleus, fragmented chromosomes localize within sub-nuclear micronuclei bodies (MN bodies) and undergo ligation by NHEJ within a single cell cycle. In the absence of NHEJ, chromosome fragments are rarely engaged by alternative end-joining or recombination-based mechanisms, resulting in delayed repair kinetics, persistent 53BP1-labeled MN bodies, and cell cycle arrest. Thus, we provide evidence supporting NHEJ as the exclusive DSB repair pathway generating complex rearrangements from mitotic errors.

Abstract Rapidly proliferating cells produce more ribosomes to translate sufficient proteins for cell growth. One of the first and rate limiting steps in translation initiation is the interaction of the small ribosomal subunit with mRNAs. Therefore, effective small ribosomal subunit biogenesis is critical for translation initiation efficiency. Here we report the identification of the zinc finger protein 692 (ZNF692), a MYC-induced nucleolar scaffold that coordinates the final steps in the biogenesis of the small 40S ribosome. ZNF692 forms a complex with rRNA, the 90S processome and the nucleolar exosome in the granular component of the nucleolus creating a hub specialized in the final steps of 18S processing and small ribosomal subunit maturation. Cancer cells are more reliant on ZNF692 for increased translation than normal cells. We propose that MYC increases translation efficiency by promoting the expression of ZNF692, adjusting the translation rate to the increase in mRNA transcription induced by MYC.

Complex genome rearrangements can be generated by the catastrophic shattering of mis-segregated chromosomes trapped within micronuclei through a process known as chromothripsis. Since each chromosome harbors a single centromere, how acentric fragments derived from shattered chromosomes are inherited between daughter cells during mitosis remains unknown. Here we tracked micronucleated chromosomes by live-cell imaging and show that acentric fragments cluster in close spatial proximity throughout mitosis for biased partitioning to a single daughter cell. Mechanistically, the CIP2A-TOPB1 complex prematurely associates with DNA lesions within ruptured micronuclei during interphase, which poises chromosome fragments for clustering upon mitotic entry. Inactivation of CIP2A or TOPBP1 caused pulverized chromosomes to untether and disperse throughout the mitotic cell, consequently resulting in the mis-accumulation of DNA fragments in the cytoplasm. The inheritance of shattered chromosomes by a single daughter cell suggests that micronucleation can drive complex rearrangements that lack the DNA copy number oscillations characteristic of canonical chromothripsis. Comprehensive analysis of pan-cancer whole-genome sequencing data revealed clusters of DNA copy number-neutral rearrangements – termed balanced chromothripsis – across diverse cancer types resulting in the acquisition of known driver events. Thus, distinct patterns of chromothripsis can be explained by the spatial mitotic clustering of pulverized chromosomes from micronuclei.

ABSTRACT We describe sequencing and assembly of complete Halococcus dombrowskii H4 T (=ATCC BAA-364 T ) genome using short- and long-read sequencing technologies. The first closed genome within its genus is composed of a 2,767,537 bp chromosome and five additional plasmids totalling 3,965,466 bp, with GC content of 62.18%. The genome contains 4,029 genes, 3,963 coding sequences and two CRISPR arrays. Unusually, this Euryarchaeote carries multiple rRNA operons with divergent ITS identities across both its chromosome and plasmids.