ABSTRACT DNA replication is well orchestrated in mammalian cells through a tight regulation of the temporal order of replication origin activation, named the replication timing, a robust and conserved process in each cell type. Upon low replication stress, the slowing of replication forks induces delayed replication of fragile regions leading to genetic instability. The impact of low replication stress on the replication timing in different cellular backgrounds has not been explored yet. Here we analysed the whole genome replication timing in a panel of 6 human cell lines under low replication stress. We first demonstrated that cancer cells were more impacted than non-tumour cells. Strikingly, we unveiled an enrichment of specific replication domains undergoing a switch from late to early replication in some cancer cells. We found that advances in replication timing correlate with heterochromatin regions poorly sensitive to DNA damage signalling while being subject to an increase of chromatin accessibility. Finally, our data indicate that, following release from replication stress conditions, replication timing advances can be inherited by the next cellular generation, suggesting a new mechanism by which cancer cells would adapt to cellular or environmental stress.

ABSTRACT Chronic DNA replication stress and genome instability are two hallmarks of cancer that fuel oncogenesis and tumor diversity. Therapeutic approaches aimed to leverage tumor-specific replication stress to intolerable levels or to expose vulnerabilities for synthetic lethality purposes have recently gained momentum, especially for pancreatic cancer, a disease with no cure. However, the current knowledge regarding the molecular mechanisms involved in the replication stress response in pancreatic tumors is limited. Cytidine deaminase (CDA) is involved in the pyrimidine salvage pathway for DNA and RNA synthesis. Loss of CDA induces genomic instability in Bloom Syndrome, and CDA protects tumor cells from chemotherapy with pyrimidine analogs. Here, we show that CDA is overexpressed in genetically unstable pancreatic tumors, associates with a DNA replication signature, and is instrumental for experimental tumor growth. In cancer cells, CDA promotes DNA replication, increases replication fork speed, and controls replication stress and genomic stability levels. CDA expression is predictive of DNA-damaging drug efficacy and targeting CDA relieves resistance to chemotherapy in patients models, both in vitro and in vivo . Our findings shed new light on the mechanisms by which pancreatic cancer cells control replication stress, and highlight targeting of CDA as a potential therapeutic strategy to defeat tumor resistance to treatment.