Ribonucleotides are the most common non-canonical nucleotides incorporated into DNA during replication, and their processing leads to mutations and genome instability. Yeast mutation reporter systems demonstrate that 2-5 base pair deletions (Δ2-5bp) in repetitive DNA are a signature of unrepaired ribonucleotides, and that these events are initiated by topoisomerase 1 (Top1) cleavage. However, a detailed understanding of the frequency and locations of ribonucleotide-dependent mutational events across the genome has been lacking. Here we present the results of genome-wide mutational analysis of yeast strains deficient in Ribonucleotide Excision Repair (RER). We identified mutations that accumulated over thousands of generations in strains expressing either wild-type or variant replicase alleles (M644G Pol ε, L612M Pol δ, L868M Pol α) that confer increased ribonucleotide incorporation into DNA. Using a custom-designed mutation-calling pipeline called muver (for mutationes verificatae), we observe a number of surprising mutagenic features. This includes a 24-fold preferential elevation of AG and AC relative to AT dinucleotide deletions in the absence of RER, suggesting specificity for Top1-initiated deletion mutagenesis. Moreover, deletion rates in di- and trinucleotide repeat tracts increase exponentially with tract length. Consistent with biochemical and reporter gene mutational analysis, these deletions are no longer observed upon deletion of TOP1. Taken together, results from these analyses demonstrate the global impact of genomic ribonucleotide processing by Top1 on genome integrity.

中文翻译：

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基因组范围内的诱变，是由拓扑异构酶1处理DNA中未修复的核糖核苷酸引起的。

核糖核苷酸是复制过程中掺入DNA的最常见的非规范核苷酸，其加工会导致突变和基因组不稳定。酵母突变报告系统表明，重复DNA中2-5个碱基对的缺失（Δ2-5bp）是未修复的核糖核苷酸的特征，并且这些事件是由拓扑异构酶1（Top1）切割引发的。但是，缺乏对整个基因组中依赖核糖核苷酸的突变事件的频率和位置的详细了解。在这里，我们介绍了缺乏核糖核苷酸切除修复（RER）的酵母菌株的全基因组突变分析的结果。我们鉴定了在表达野生型或变异复制酶等位基因（M644G Polε，L612M Polδ，L868M Polα）赋予了增加的核糖核苷酸掺入DNA的能力。使用称为muver（用于verifices verificatae）的定制设计的突变调用管道，我们观察到许多令人惊讶的诱变特征。这包括在不存在RER的情况下，相对于AT二核苷酸缺失，AG和AC优先升高24倍，表明对Top1引发的缺失诱变具有特异性。而且，二核苷酸重复序列和三核苷酸重复序列中的缺失率随谱线长度呈指数增加。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的全球影响。使用称为muver（用于verifices verificatae）的定制设计的突变调用管道，我们观察到许多令人惊讶的诱变特征。这包括在不存在RER的情况下，相对于AT二核苷酸缺失，AG和AC优先升高24倍，表明对Top1引发的缺失诱变具有特异性。而且，二核苷酸重复序列和三核苷酸重复序列中的缺失率随谱线长度呈指数增加。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的全球影响。使用称为muver（用于verifices verificatae）的定制设计的突变调用管道，我们观察到许多令人惊讶的诱变特征。这包括在不存在RER的情况下，相对于AT二核苷酸缺失，AG和AC优先升高24倍，表明对Top1引发的缺失诱变具有特异性。而且，二核苷酸重复序列和三核苷酸重复序列中的缺失率随谱线长度呈指数增加。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的全球影响。这包括在不存在RER的情况下，相对于AT二核苷酸缺失，AG和AC优先升高24倍，表明对Top1引发的缺失诱变具有特异性。而且，二核苷酸重复序列和三核苷酸重复序列中的缺失率随谱线长度呈指数增加。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的整体影响。这包括在不存在RER的情况下，相对于AT二核苷酸缺失，AG和AC优先升高24倍，表明对Top1引发的缺失诱变具有特异性。而且，二核苷酸重复序列和三核苷酸重复序列中的缺失率随谱线长度呈指数增加。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的全球影响。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的整体影响。与生化和报道基因突变分析一致，在删除TOP1后不再观察到这些删除。总之，这些分析的结果证明了Top1对核糖核苷酸的基因组加工对基因组完整性的全球影响。