Rewiring of regulatory networks by endogenous retroviruses

NIH RePORTER · NIH · R35 · $372,813 · view on reporter.nih.gov ↗

Abstract

Project summary  Endogenous  retroviruses  (ERVs)  are  ubiquitous  genomic  parasites  originating  from  ancient  infectious  retroviruses,  and  constitute  8%  of  the  human  genome.  Large-­scale  genomic  studies  have  revealed  ERVs  as  major source of transcriptional regulatory elements in mammalian cells, suggestive of an extensive role in driving  the evolution of gene regulatory networks in both health and disease. However, the specific consequences and  biological significance of ERV regulatory activity remains controversial and not well understood. The proposed  research seeks to investigate emerging roles for ERVs in (1) the evolution of immune regulatory networks and  (2)  gene  dysregulation  in  cancer.  First,  we  will  investigate  a  potentially  fundamental  role  for  ERVs  driving  regulatory  evolution  of  innate  immune  responses  in  mammals,  through  genome-­wide  epigenetic  and  transcriptional profiling of the interferon response in cells derived from diverse mammalian species. This work is  positioned  to  uncover  a  recurrent  role  for  ERVs  in  regulating  immune  pathways,  which  may  reveal  pervasive  underappreciated  differences  in  immune  responses  across  species.  In  a  second  line  of  research,  we  seek  to  investigate how the epigenetic derepression of ERVs in cancer contributes to pathological gene expression. The  transcriptional  reactivation  of  ERVs  is  a  hallmark  of  many  cancers,  but  their  potential  contribution  to disease  remains  poorly  understood.  We  will  investigate  how  reactivated  ERVs  might  cause  widespread  regulatory  dysfunction  as  a  global  source  of  cancer-­specific  promoters,  enhancers,  and  noncoding  RNAs.  Focusing  on  colorectal cancer as a model, we will repurpose pooled CRISPR screening to investigate how reactivated ERVs  regulate  phenotypes  contributing  to  oncogenesis.  Our  interdisciplinary  approach  synthesizes  functional  genomics,  genome  engineering,  evolution,  and  disease  to  form  a  comprehensive  platform  for  deciphering  the  consequences of ERVs on mammalian biology.

Key facts

NIH application ID
10458648
Project number
5R35GM128822-05
Recipient
UNIVERSITY OF COLORADO
Principal Investigator
Edward Bo-yi Chuong
Activity code
R35
Funding institute
NIH
Fiscal year
2022
Award amount
$372,813
Award type
5
Project period
2018-08-01 → 2024-03-31