Common fragile sites (CFSs) are genomic loci prone to the formation of breaks or gaps on metaphase chromosomes. They are hotspots for chromosome rearrangements and structural variations, which have been extensively implicated in carcinogenesis, aging, and other pathological processes. Although many CFSs were identified decades ago, a consensus is still lacking for why they are particularly unstable and sensitive to replication perturbations. This is in part due to the lack of high-resolution mapping data for the vast majority of the CFSs, which has hindered mechanistic interrogations. Here, we seek to map human CFSs with high resolution on a genome-wide scale by sequencing the sites of mitotic DNA synthesis (MiDASeq) that are specific for CFSs. We generated a nucleotide-resolution atlas of MiDAS sites (MDSs) that covered most of the known CFSs, and comprehensively analyzed their sequence characteristics and genomic features. Our data on MDSs tallied well with long-standing hypotheses to explain CFS fragility while highlighting the contributions of late replication timing and large transcription units. Notably, the MDSs also encompassed most of the recurrent double-strand break clusters previously identified in mouse neural stem/progenitor cells, thus bridging evolutionarily conserved break points across species. Moreover, MiDAseq provides an important resource that can stimulate future research on CFSs to further unravel the mechanisms and biological relevance underlying these labile genomic regions.

常见脆弱位点 (CFS) 是易于在中期染色体上形成断裂或间隙的基因组位点。它们是染色体重排和结构变异的热点，广泛涉及致癌、衰老和其他病理过程。尽管几十年前就发现了许多 CFS，但对于它们为何特别不稳定且对复制扰动敏感的原因仍然缺乏共识。这部分是由于绝大多数 CFS 缺乏高分辨率映射数据，这阻碍了机械审讯。在这里，我们寻求通过对特定于 CFS 的有丝分裂 DNA 合成 (MiDASeq) 位点进行测序，在全基因组范围内以高分辨率绘制人类 CFS。我们生成了一个包含大多数已知 CFS 的 MiDAS 位点 (MDS) 的核苷酸分辨率图谱，并综合分析了它们的序列特征和基因组特征。我们关于 MDS 的数据与解释 CFS 脆弱性的长期假设很好地吻合，同时强调了晚期复制时间和大型转录单位的贡献。值得注意的是，MDSs 还包含以前在小鼠神经干细胞/祖细胞中发现的大多数复发性双链断裂簇，从而在物种间弥合进化上保守的断裂点。此外，MiDAseq 提供了一种重要资源，可以刺激未来对 CFS 的研究，以进一步揭示这些不稳定基因组区域的机制和生物学相关性。我们关于 MDS 的数据与解释 CFS 脆弱性的长期假设很好地吻合，同时强调了晚期复制时间和大型转录单位的贡献。值得注意的是，MDSs 还包含以前在小鼠神经干细胞/祖细胞中发现的大多数复发性双链断裂簇，从而在物种间弥合进化上保守的断裂点。此外，MiDAseq 提供了一种重要资源，可以刺激未来对 CFS 的研究，以进一步揭示这些不稳定基因组区域的机制和生物学相关性。我们关于 MDS 的数据与解释 CFS 脆弱性的长期假设很好地吻合，同时强调了晚期复制时间和大型转录单位的贡献。值得注意的是，MDSs 还包含以前在小鼠神经干细胞/祖细胞中发现的大多数复发性双链断裂簇，从而在物种间弥合进化上保守的断裂点。此外，MiDAseq 提供了一种重要资源，可以刺激未来对 CFS 的研究，以进一步揭示这些不稳定基因组区域的机制和生物学相关性。从而跨越物种之间的进化保守断点。此外，MiDAseq 提供了一种重要资源，可以刺激未来对 CFS 的研究，以进一步揭示这些不稳定基因组区域的机制和生物学相关性。从而跨越物种之间的进化保守断点。此外，MiDAseq 提供了一种重要资源，可以刺激未来对 CFS 的研究，以进一步揭示这些不稳定基因组区域的机制和生物学相关性。