DNA damage causes genomic instability underlying many human diseases. Traditional approaches to DNA damage analysis provide minimal insights into the spectrum of disease-driving DNA lesions and the mechanisms causing imbalances in damage formation and repair. Here we used untargeted mass spectrometry-based adductomics to discover 114 putative DNA lesions and modifications consistently detected in humans and two independent analyses in rats, showing species-, tissue-, age-, and sex-biases. As evidence of methodologic rigor, 10 selected adductomic signals were structurally validated as epigenetic marks: 5-MdC, 5-HMdC, 5-FdC; DNA damage products: N2-CMdG, 1,N6-ethenodA, 3,N4-ethenodC, M1dG, O6/N2-MdG, and 8-Oxo-dG; and established analytical artifacts: cyclobutane dimers of 2-deoxycytosine. With steady-state levels of putative DNA adducts integrating multiple cell types in each tissue, there was strong age-dependent variation for many putative adducts, including N2-CMdG, 5-HMdC, and 8-Oxo-dG in rats and 1,N6-ethenodA in human heart, as well as sex biases for 67 putative adducts in rat tissues. These results demonstrate the potential of untargeted adductomic analysis for defining DNA adducts as disease determinants, assigning substrates to DNA repair pathways, discovering new metabolically-driven DNA lesions, and quantifying inter-individual variation in DNA damage and repair across populations.

中文翻译：

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组织和性别特异性 DNA 损伤追踪啮齿动物和人类的衰老

DNA 损伤导致许多人类疾病的基因组不稳定。传统的 DNA 损伤分析方法对疾病驱动 DNA 损伤的范围以及导致损伤形成和修复失衡的机制提供的信息很少。在这里，我们使用基于非靶向质谱的加合物组学来发现 114 个假定的 DNA 损伤和修饰，这些损伤和修饰在人类中一致检测到，并且在大鼠中进行了两项独立分析，显示了物种、组织、年龄和性别的偏见。作为方法学严谨性的证据，10 个选定的加合物信号在结构上被验证为表观遗传标记：5-MdC、5-HMdC、5-FdC；DNA损伤产物：N2-CMdG、1,N6-ethenodA、3,N4-ethenodC、M1dG、O6/N2-MdG、8-Oxo-dG；并建立了分析工件：2-脱氧胞嘧啶的环丁烷二聚体。由于假定的 DNA 加合物在每个组织中整合了多种细胞类型，在稳态水平下，许多假定的加合物具有很强的年龄依赖性变异，包括大鼠中的 N2-CMdG、5-HMdC 和 8-Oxo-dG 以及 1,N6 -人心脏中的 thehenodA，以及大鼠组织中 67 种推定加合物的性别偏见。这些结果证明了非靶向加合物分析在将 DNA 加合物定义为疾病决定因素、将底物分配给 DNA 修复途径、发现新的代谢驱动的 DNA 损伤以及量化 DNA 损伤和跨人群修复的个体间差异方面的潜力。以及大鼠组织中 67 种假定加合物的性别偏见。这些结果证明了非靶向加合物分析在将 DNA 加合物定义为疾病决定因素、将底物分配给 DNA 修复途径、发现新的代谢驱动的 DNA 损伤以及量化 DNA 损伤和跨人群修复的个体间差异方面的潜力。以及大鼠组织中 67 种假定加合物的性别偏见。这些结果证明了非靶向加合物分析在将 DNA 加合物定义为疾病决定因素、将底物分配给 DNA 修复途径、发现新的代谢驱动的 DNA 损伤以及量化 DNA 损伤和跨人群修复的个体间差异方面的潜力。