Mechanisms of lncRNA-mediated control of epidermal proliferation and differentiation

Stanford University, Stanford CA

Investigators

Linked publications, trials & patents

Abstract

Project Summary/Abstract     The  long-­term  goal  of  my  research  is  to  understand  the  regulatory  networks  involved  in  epithelial  homeostasis and skin carcinogenesis, as well as human disease more broadly. Skin carcinogenesis is  caused by the malfunction of networks controlling differentiation and proliferation in skin cells. A variety  of transcriptional regulators of epidermal differentiation have been described, including many factors also  functional in non-­skin disorders. In contrast, only a small number of non-­coding RNAs have been found  to  be  essential  to  epidermal  proliferation  or  differentiation.  In  human  skin,  the  long  non-­coding  RNA  (lncRNA)  terminal  differentiation-­induced  non-­coding  RNA  (TINCR)  is  required  for  proper  keratinocyte  differentiation,  and  the  lncRNA  anti-­differentiation  non-­coding  RNA  (ANCR)  is  essential  to  repress  premature  differentiation  in  keratinocytes.  Both  ANCR  and  TINCR  affect  carcinogenesis.  The  mechanisms behind the clear phenotypic effects of these two lncRNAs, both discovered in the Khavari  lab,  are  not  understood  in  detail.  My  proposal  investigates  the  mechanisms  behind  the  control  of  epidermal  differentiation  and  proliferation  by  the  lncRNAs  ANCR  and  TINCR.  Specifically,  we  will  test  the  hypothesis  that  ANCR  prevents  ectopic  differentiation  by  recruiting  histone  modifying  enzymes  to  genomic loci by determining protein, RNA and DNA factors bound by ANCR using the methods RNA-­ protein microarray (RNA-­PMA), RNA-­interactome analysis (RIA-­seq), and Chromatin Isolation by RNA  Purification  (ChIRP).  While  this  aim  will  test  a  specific  hypothesis,  it  is  also  aimed  provide  unbiased,  genome-­wide  data  on  any  potential  ANCR  mechanism.  ANCR-­interacting  partners  will  be  tested  for  functionality in RNAi experiments. TINCR is known to bind the RNA-­binding protein Staufen and to share  with Staufen a subset of its target RNAs. TINCR binds target RNAs partially through Watson-­Crick base-­ pairing. How TINCR and Staufen affect each other?s RNA interactions is unknown, and we hypothesize  it  represents  the  interesting  case  of  a  programmable  lncRNA-­protein  complex.  We  will  determine  the  effect of TINCR on Staufen-­RNA interactions using an improved method of infrared crosslinking followed  by immunopurification (irCLIP+), as well as the effect of Staufen on TINCR-­RNA interactions using RIA-­ seq, and we will use our results to construct and test models of RNA target selection by a protein-­lncRNA  complex. Altogether, this proposal will investigate the mechanism of lncRNA-­mediated control of skin cell  differentiation and proliferation, as well as carcinogenesis.