Abstract Motivation During each cell division, tens of thousands of DNA replication origins are coordinately activated to ensure the complete duplication of the entire human genome. However, the progression of replication forks can be challenged by numerous factors. One such factor is transcription-replication conflicts (TRC), which can either be co-directional or head-on with the latter being revealed as more dangerous for genome integrity. Results In order to study the direction of replication fork movement and TRC, we developed a bioinformatics tool, called OKseqHMM, to directly measure the genome-wide replication fork directionality (RFD) as well as replication initiation and termination from data obtained by Okazaki fragment sequencing (OK-Seq) and related techniques. Availability and Implementation We have gathered and analyzed OK-seq data from a large number of organisms including yeast, mouse and human, to generate high-quality RFD profiles and determine initiation zones and termination zones by using Hidden Markov Model (HMM) algorithm (all tools and data are available at https://github.com/CL-CHEN-Lab/OK-Seq ). In addition, we have extended our analysis to data obtained by related techniques, such as eSPAN and TrAEL-seq, which also contain RFD information. Our works, therefore, provide an important tool and resource for the community to further study TRC and genome instability, in a wide range of cell line models and growth conditions, which is of prime importance for human health. Contact Chun-Long Chen (Institut Curie), chunlong.chen@curie.fr Category Genome analysis

Summary Replication stress, a major hallmark of cancers, and ensuing genome instability source from impaired progression of replication forks. The first line of defense against fork slowing is compensation, a long-described process that elicits firing of otherwise dormant origins. It remains unclear whether compensation requires activation of the DNA replication checkpoint or passively results from lengthening of the window of time during which dormant origins can fire when fork progression slows, or both. Using molecular DNA combing we show here that a linear relationship ties inter-origin distances to fork speeds, independently of the checkpoint status. We called this line “stressline” and further show that its slope enables precise quantification of the compensation efficiency. Comparison of the slopes in different genetic backgrounds reveals that compensation requires ATR, not CHK1, while TopBP1 and CDC7/DBF4 repress dormant origin activation. These results strongly suggest that TopBP1 locks dormant origins at the pre-IC stage and that ATR and DDK oppose to control the conversion of dormant pre-ICs into functional salvage origins. Both passive and active processes thus contribute to compensation. Moreover, Repli-seq and OK-seq analyses confirm the activating role of ATR and permit development of ATRAP-seq, a new procedure allowing mapping of early constitutive origins.