Mre11 forms the core of the multifunctional Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN) complex that detects DNA double-strand breaks (DSBs), activates the ATM checkpoint kinase, and initiates homologous recombination (HR) repair of DSBs. To define the roles of Mre11 in both DNA bridging and nucleolytic processing during initiation of DSB repair, we combined small-angle X-ray scattering (SAXS) and crystal structures of Pyrococcus furiosus Mre11 dimers bound to DNA with mutational analyses of fission yeast Mre11. The Mre11 dimer adopts a four-lobed U-shaped structure that is critical for proper MRN complex assembly and for binding and aligning DNA ends. Further, mutations blocking Mre11 endonuclease activity impair cell survival after DSB induction without compromising MRN complex assembly or Mre11-dependant recruitment of Ctp1, an HR factor, to DSBs. These results show how Mre11 dimerization and nuclease activities initiate repair of DSBs and collapsed replication forks, as well as provide a molecular foundation for understanding cancer-causing Mre11 mutations in ataxia telangiectasia-like disorder (ATLD).

Summary

 The response to DNA damage is critical for cellular homeostasis, tumor suppression, immunity, and gametogenesis. In order to provide an unbiased and global view of the DNA damage response in human cells, we undertook 31 CRISPR-Cas9 screens against 27 genotoxic agents in the retinal pigment epithelium-1 (RPE1) cell line. These screens identified 890 genes whose loss causes either sensitivity or resistance to DNA-damaging agents. Mining this dataset, we discovered that ERCC6L2 (which is mutated in a bone-marrow failure syndrome) codes for a canonical non-homologous end-joining pathway factor, that the RNA polymerase II component ELOF1 modulates the response to transcription-blocking agents, and that the cytotoxicity of the G-quadruplex ligand pyridostatin involves trapping topoisomerase II on DNA. This map of the DNA damage response provides a rich resource to study this fundamental cellular system and has implications for the development and use of genotoxic agents in cancer therapy.

Journal Article Cardiovascular and Behavioral Effects of Aerobic Exercise Training in Healthy Older Men and Women Get access James A. Blumenthal, James A. Blumenthal 1Department of Psychiatry, Duke University Medical Center2Department of Medicine, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Charles F. Emery, Charles F. Emery 1Department of Psychiatry, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar David J. Madden, David J. Madden 3Center for the Study of Aging and Human Development, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Linda K. George, Linda K. George 3Center for the Study of Aging and Human Development, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar R. Edward Coleman, R. Edward Coleman 2Department of Medicine, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Margaret W. Riddle, Margaret W. Riddle 1Department of Psychiatry, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Daphne C. McKee, Daphne C. McKee 4North Carolina Spine CenterChapel Hill Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar John Reasoner, John Reasoner 2Department of Medicine, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar R. Sanders Williams R. Sanders Williams 2Department of Medicine, Duke University Medical Center Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Journal of Gerontology, Volume 44, Issue 5, September 1989, Pages M147–M157, https://doi.org/10.1093/geronj/44.5.M147 Published: 01 September 1989 Article history Received: 19 August 1988 Accepted: 30 September 1988 Published: 01 September 1989

SUMMARY Human type-II topoisomerases, TOP2A and TOP2B, remove transcription associated DNA supercoiling, thereby affecting gene-expression programs, and have recently been associated with 3D genome architecture. Here, we study the regulatory roles of TOP2 paralogs in response to estrogen, which triggers an acute transcriptional induction that involves rewiring of genome organization. We find that, whereas TOP2A facilitates transcription, as expected for a topoisomerase, TOP2B limits the estrogen response. Consistent with this, TOP2B activity is locally downregulated upon estrogen treatment to favor the establishment and stabilization of regulatory chromatin contacts, likely through an accumulation of DNA supercoiling. We show that estrogen-mediated inhibition of TOP2B requires estrogen receptor α (ERα), a non-catalytic function of TOP2A, and the action of the atypical SUMO-ligase ZATT. This mechanism of topological transcriptional-control, which may be shared by additional gene-expression circuits, highlights the relevance of DNA topoisomerases as central actors of genome dynamics.

The response to DNA damage is critical for cellular homeostasis, tumor suppression, immunity and gametogenesis. In order to provide an unbiased and global view of the DNA damage response in human cells, we undertook 28 CRISPR/Cas9 screens against 25 genotoxic agents in the retinal pigment epithelium-1 (RPE1) cell line. These screens identified 840 genes whose loss causes either sensitivity or resistance to DNA damaging agents. Mining this dataset, we uncovered that ERCC6L2, which is mutated in a bone-marrow failure syndrome, codes for a canonical non-homologous end-joining pathway factor; that the RNA polymerase II component ELOF1 modulates the response to transcription-blocking agents and that the cytotoxicity of the G-quadruplex ligand pyridostatin involves trapping topoisomerase II on DNA. This map of the DNA damage response provides a rich resource to study this fundamental cellular system and has implications for the development and use of genotoxic agents in cancer therapy.