Many studies are uncovering functional roles for long noncoding RNAs (lncRNAs), yet few have been tested for in vivo relevance through genetic ablation in animal models. To investigate the functional relevance of lncRNAs in various physiological conditions, we have developed a collection of 18 lncRNA knockout strains in which the locus is maintained transcriptionally active. Initial characterization revealed peri- and postnatal lethal phenotypes in three mutant strains (Fendrr, Peril, and Mdgt), the latter two exhibiting incomplete penetrance and growth defects in survivors. We also report growth defects for two additional mutant strains (linc-Brn1b and linc-Pint). Further analysis revealed defects in lung, gastrointestinal tract, and heart in Fendrr(-/-) neonates, whereas linc-Brn1b(-/-) mutants displayed distinct abnormalities in the generation of upper layer II-IV neurons in the neocortex. This study demonstrates that lncRNAs play critical roles in vivo and provides a framework and impetus for future larger-scale functional investigation into the roles of lncRNA molecules. DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.01749.001.

A long intergenic noncoding RNA, Firre, is now shown to localize to a domain across its own chromosomal locus and to distinct interacting transchromosomal loci in mouse and human cells. In addition, Firre interacts with nuclear-matrix factor hnRNPU. These results lead to a model in which Firre functions as a nuclear-organization factor modulating the topological organization of multiple chromosomes. RNA, including long noncoding RNA (lncRNA), is known to be an abundant and important structural component of the nuclear matrix. However, the molecular identities, functional roles and localization dynamics of lncRNAs that influence nuclear architecture remain poorly understood. Here, we describe one lncRNA, Firre, that interacts with the nuclear-matrix factor hnRNPU through a 156-bp repeating sequence and localizes across an ~5-Mb domain on the X chromosome. We further observed Firre localization across five distinct trans-chromosomal loci, which reside in spatial proximity to the Firre genomic locus on the X chromosome. Both genetic deletion of the Firre locus and knockdown of hnRNPU resulted in loss of colocalization of these trans-chromosomal interacting loci. Thus, our data suggest a model in which lncRNAs such as Firre can interface with and modulate nuclear architecture across chromosomes.

The prevalence of obesity has led to a surge of interest in understanding the detailed mechanisms underlying adipocyte development. Many protein-coding genes, mRNAs, and microRNAs have been implicated in adipocyte development, but the global expression patterns and functional contributions of long noncoding RNA (lncRNA) during adipogenesis have not been explored. Here we profiled the transcriptome of primary brown and white adipocytes, preadipocytes, and cultured adipocytes and identified 175 lncRNAs that are specifically regulated during adipogenesis. Many lncRNAs are adipose-enriched, strongly induced during adipogenesis, and bound at their promoters by key transcription factors such as peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) and CCAAT/enhancer-binding protein α (CEBPα). RNAi-mediated loss of function screens identified functional lncRNAs with varying impact on adipogenesis. Collectively, we have identified numerous lncRNAs that are functionally required for proper adipogenesis.

In this study, we show the high frequency of spontaneous γδ T-cell leukemia (T-ALL) occurrence in mice with biallelic deletion of enhancer of zeste homolog 2 ( Ezh2 ). Tumor cells show little residual H3K27 trimethylation marks compared with controls. EZH2 is a component of the PRC2 Polycomb group protein complex, which is associated with DNA methyltransferases. Using next-generation sequencing, we identify alteration in gene expression levels of EZH2 and acquired mutations in PRC2-associated genes ( DNMT3A and JARID2 ) in human adult T-ALL. Together, these studies document that deregulation of EZH2 and associated genes leads to the development of mouse, and likely human, T-ALL.

Several long noncoding RNAs (lncRNAs) have been shown to function as central components of molecular machines that play fundamental roles in biology. While the number of annotated lncRNAs in mammalian genomes has greatly expanded, their functions remain largely uncharacterized. This is compounded by the fact that identifying lncRNA loci that have robust and reproducible phenotypes when mutated has been a challenge. We previously generated a cohort of 20 lncRNA loci knockout mice. Here, we extend our initial study and provide a more detailed analysis of the highly conserved lncRNA locus, Taurine Upregulated Gene 1 (Tug1). We report that Tug1 knockout male mice are sterile with complete penetrance due to a low sperm count and abnormal sperm morphology. Having identified a lncRNA loci with a robust phenotype, we wanted to determine which, if any, potential elements contained in the Tug1 genomic region (DNA, RNA, protein, or the act of transcription) have activity. Using engineered mouse models and cell-based assays, we provide evidence that the Tug1 locus harbors three distinct regulatory activities - two noncoding and one coding: (i) a cis DNA repressor that regulates many neighboring genes, (ii) a lncRNA that can regulate genes by a trans-based function, and finally (iii) Tug1 encodes an evolutionary conserved peptide that when overexpressed impacts mitochondrial membrane potential. Our results reveal an essential role for the Tug1 locus in male fertility and uncover three distinct regulatory activities in the Tug1 locus, thus highlighting the complexity present at lncRNA loci.