• DNA damage
• Epidermis
• FOXM1
• Holoclone
• Single cell RNA-seq

Nell'epidermide umana, gli olocloni sono i cloni originati da cellule staminali epidermiche dotate di potenziale proliferativo a lungo termine e capacità di self-renewal uniche. Merocloni e paracloni sono originati da cellule progenitori transienti. Recentemente, la Holoclone signature è stata identificata da dati di microarray e single cell RNA-seq, in grado di distinguere le cellule staminali epidermiche dai progenitori transienti. La Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) ha evidenziato che le cellule che formano olocloni mostrano le caratteristiche delle cellule staminali, come i geni che regolano la riparazione del DNA, la segregazione cromosomica, l'organizzazione del fuso e dei microtubuli e l'attività della telomerasi. In precedenza, ci siamo concentrati su FOXM1, identificato come regolatore del potenziale proliferativo a lungo termine e del self-renewal nei cheratinociti primari umani. Tuttavia, il meccanismo alla base dell'attività di FOXM1 è ancora sconosciuto. Dalla letteratura è emerso che FOXM1 è coinvolto nella risposta al danno del DNA (DDR) in vari contesti tumorali. Sulla base di queste conoscenze, abbiamo iniziato uno studio preliminare per capire se FOXM1 fosse coinvolto nel processo di risposta al danno del DNA negli olocloni.
Notiamo che FOXM1 è immediatamente upregolato dopo un'irradiazione di raggi χ non letale, utilizzata per indurre danni al DNA. Per valutare se la stabilizzazione FOXM1 sia o meno fondamentale per la DDR, abbiamo cercato un inibitore che possa contrastare questa stabilizzazione. Abbiamo trattato le cellule con CYC202, un inibitore di CDK1, che causa una diminuzione della fosforilazione e stabilità di FOXM1. In questa condizione abbiamo osservato un ritardo nel processo di DDR, come nelle colture cellulari povere di olocloni dove i livelli di FOXM1 sono fisiologicamente bassi. Inoltre, abbiamo scoperto che CDK1 è upregolato negli olocloni e che è uno dei target di FOXM1.
Questi dati suggeriscono che negli olocloni, FOXM1 e CDK1 potrebbero essere coinvolti in un feedforward loop che potrebbe essere rilevante per completare la DDR e preservare i tratti distintivi della staminalità nelle cellule staminali dei cheratinociti.

In human epidermis, holoclones are the clones originated by epidermal stem cells endowed with long-term proliferative potential and unique self-renewal capacities. Meroclones and paraclones are originated by transient amplifying cells. Recently, the Holoclone signature has been identified from microarray and single cell RNA-seq data, able to distinguish epidermal stem cells from transient amplifying progenitors. Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) highlighted that holoclone-forming cells display stem cell features, such as genes regulating DNA repair, chromosome segregation, spindle and microtubule organization and telomerase activity. We previously focused on FOXM1, identified as a regulator of the long-term proliferative potential and the self-renewal in human primary keratinocytes. However, the mechanism underlying FOXM1 activity is still unknown. FOXM1 has been previously involved in DNA damage response (DDR) in the context of cancer progression. According to this knowledge, we start a preliminary study to understand if FOXM1 is involved in the process of DNA damage response in holoclones. We notice that FOXM1 is immediately upregulated after a non-lethal χ-ray irradiation, used to induce DNA damage. To evaluate if FOXM1 stabilization is instrumental for DDR, we search for a drug that could counteract this stabilization. We treat cells with CYC202, an CDK1 inhibitor, that cause a decrease in FOXM1 phosphorylation and stability. In this condition we observed a delay in the DDR process, as in cell cultures depleted of holoclones where FOXM1 levels are physiologically low. Moreover, we found that CDK1 is upregulated in holoclones and that it is one of the FOXM1 target genes. These data suggest that in holoclones, FOXM1 and CDK1 might be involved in a feedforward loop that could be relevant to complete the DDR and preserve hallmarks of stemness in keratinocytes stem cells.