LncRNA明星分子HOTAIR真的有那么重要吗？
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近年来，LncRNA相关研究在国内外的热度居高不下，特别是以斯坦福大学Howard Chang教授为代表的一批科学家在极大程度上推动了这个领域的发展。尽管20年前Xist 的相关研究一度因为调控X染色体的失活而被表观遗传学家津津乐道，但是2007年Howard Chang在Cell上一篇题为“Functional demarcation of active and silent chromatin domains in human HOX loci by noncoding RNAs”的论文（图1）才算得上的是开启了LncRNA火热的十年，而这篇文章也是Howard Chang被引次数最高的论文，谷歌学术显示被引次数为2758次。
当前有关miRNA的研究热度已经渐渐退却，LncRNA研究正值高峰，circRNA异军突起，特别近期circRNA编码多肽将这一领域推向了高潮。从国家自然科学基金项目来看，LncRNA相关的项目占有相当大的比重，未来几年国内还会有不少相关论文发表。
下面的故事就围绕上述这篇Cell中的LncRNA HOTAIR 说起。
前不久，Plos Genetics杂志上刊登一篇题为“Hotair Is Dispensible for Mouse Development”的论文，矛头直指过去关于Hotair在小鼠发育中的重要作用是否可靠的问题。当然，这个文章主要针对的是Howard Chang课题组此前发表的文章，Chang也写了一个Comments作为回应，另外Plos Genetics杂志还发表了另外一篇题为“A Hox-Embedded Long Noncoding RNA: Is It All Hot Air?”的评论文章（图2）。
图2
先简短介绍一下HOTAIR。HOTAIR全名HOX transcript antisense RNA，即HOX基因座转录而来的反义RNA，也是第一个被发现具有反式调控作用的LncRNA，长度为2.2Kb。众所周知，HOX基因家族（A、B、C、D）编码的含有homeobox 同源结构域的蛋白在哺乳动物胚胎发育中具有重要的调控作用。
HOTAIR最早是2007年由Howard Chang实验室在Cell上报道，定位于HOXC基因簇的反义链上，但是报道中调控的是HOXD基因的表达【1】。此外，还报道HOTAIR与PRC2互作，在特定的基因位点招募PRC2介导H3K27me3修饰，使该位点处于基因表达沉默的状态。2010年Chang实验室在Science杂志上又报道，HOTAIR还可以与组蛋白去甲基化酶LSD1/CoREST/REST复合体相互作用调控某些基因区域H3K4me2甲基化修饰非发生，也能使该位点的基因表达沉默【2】。此后，还有很多研究表明HOTAIR在许多肿瘤中高表达，并通过不同的调控通路影响肿瘤的发生发展。总之，HOTAIR很重要了，2007年的Cell目前被引2700多次可见一斑，值得一提的是国内中文学数据库以HOTAIR为关键词随手能检索到上百篇中文论文。
关于HOTAIR的基本情况，上述简短的介绍也差不多了。那么回到今天本文要侧重的内容。
Plos Genetics杂志上为“Hotair Is Dispensible for Mouse Development”的论文事实上直接针对的是Howard Chang实验室2013年在Cell Reports上题为“Targeted Disruption of Hotair Leads to Homeotic Transformation and Gene Derepression”的报道，该文章通过敲除小鼠的HOTAIR发现其在骨发育的同源异形转换中有着非常重要的作用（图3），这一过程调控了数百个基因的表达【3】。
图3
Denis Duboule教授是国际知名的发育生物学家，最早克隆了小鼠中的HOX基因【4】。既然2013年Howard Chang实验室的文章报道HOTAIR在发育上如此重要，Denis Duboule教授自然十分重视了。这种重视并非没有缘由，其实2000年的一篇文章间接表明了HOTAIR其实在小鼠发育可能并不重要【5】，而且所谓的HOTAIR调控的HOXD位点H3K27me3修饰的富集并不明显【6】，最近还有报道直接表明HOTAIR敲除的小鼠并没有什么明显的表型【7】。把上述成果综合在一起看，Denis Duboule教授坐不住那是应该是，所以接下来为了一探究竟就来认真的做了一项工作去证明HOTAIR在小鼠发育上的重要性【8】。
在Denis Duboule课题组的这个工作中，研究人员通过大片段基因敲除技术发现，在小鼠中敲除HOTAIR之后并没有影响之前报道的对HOXD基因的表达，而且也没有发现小鼠在形态上有明显的表型（图4）。
图4
进一步研究发现，HOTAIR敲除后对临近的HOXC11和HOXC12基因有有一点顺式调控（in cis）作用（注意：2007年Cell的工作表明HOTAIR是对HOXD基因有反式调控作用）。
Denis Duboule课题组的这个工作很明显给了Howard Chang实验室相关文章有力反驳，其影响也是不言而喻的。Howard Chang也随即给予了回应和解释【9】。同时另一篇评论文章对上述工作做了深刻的点评【10】。
同样是在小鼠里面做HOTAIR敲除，为什么表型差异如此之大？Howard Chang的回应和Licia Selleri的评论同时指向了小鼠的品系问题。Howard Chang组用的是C57BL/6品系，而Denis Duboule组使用的是混合的品系C57BL/6与CBA。当然了，具体细节这里不多做展开，有兴趣的朋友可以找到这几篇论文去认真阅读。
Licia Selleri的评论很公正，并提出了LncRNA领域的一个普遍问题，很多研究都存在争议，特别是关于LncRNA在染色质上招募一些表观相关的酶复合体参与基因表达调控方面，这个问题至今争论不休。国内某大佬（不点名了，有人肯定猜得到。）从来不相信LncRNA对表观修饰的重要调控作用，尽管过去几年这个领域发表了大量的CNS文章。
所以围绕LncRNA领域的这些争议，后续类似于Denis Duboule组这样的验证性工作其实可以继续展开，如果Denis Duboule组及另外三个组的工作是对的，那么围绕HOTAIR过去十年那么多的工作恐怕很多就要打折扣了，其实后来很多围绕HOTAIR与肿瘤的相关工作很多都是基于其对PCR2在染色质特定位点的招募从而调控某些参与细胞增殖、凋亡等系列基因表达调控来展开的。HOTAIR的丰度与肿瘤有很好的相关性，这个没有什么可质疑的，但是怎么去揭示某些肿瘤的发生的确要好好考虑了。总之，如果大厦的基石出了问题，那么后续的相关系列论文真的需要好好审视了。
证伪或者重复的工作一般吃力不讨好，但是为了追求科学的真理，很多事情是需要较真下去的，这里也不用太多顾忌所谓大牛的影响力，工作做踏实了自然会受到科学共同体的认可了。
参考文献：
1、Rinn, J. L., Kertesz, M., Wang, J. K., Squazzo, S. L., Xu, X., Brugmann, S. A., ... & Chang, H. Y. (2007). Functional demarcation of active and silent chromatin domains in human HOX loci by noncoding RNAs. Cell, 129(7), 1311-1323.
2、Tsai, M. C., Manor, O., Wan, Y., Mosammaparast, N., Wang, J. K., Lan, F., ... & Chang, H. Y. (2010). Long noncoding RNA as modular scaffold of histone modification complexes. Science, 329(5992), 689-693.
3、Li, L., Liu, B., Wapinski, O. L., Tsai, M. C., Qu, K., Zhang, J., ... & Helms, J. A. (2013). Targeted disruption of Hotair leads to homeotic transformation and gene derepression. Cell reports, 5(1), 3-12.
4、Duboule, D., Baron, A., Mähl, P., & Galliot, B. (1986). A new homeo-box is present in overlapping cosmid clones which define the mouse Hox-1 locus. The EMBO journal, 5(8), 1973.
5、Suemori, H., & Noguchi, S. (2000). Hox C cluster genes are dispensable for overall body plan of mouse embryonic development. Developmental biology, 220(2), 333-342.
6、Schorderet, P., & Duboule, D. (2011). Structural and functional differences in the long non-coding RNA hotair in mouse and human. PLoS genetics, 7(5), e1002071.
7、Lai, K. M. V., Gong, G., Atanasio, A., Rojas, J., Quispe, J., Posca, J., ... & Miloscio, L. (2015). Diverse phenotypes and specific transcription patterns in twenty mouse lines with ablated LincRNAs. PLoS One, 10(4), e0125522.
8、Amândio, A. R., Necsulea, A., Joye, E., Mascrez, B., & Duboule, D. (2016). Hotair Is dispensible for mouse development. PLoS genetics, 12(12), e1006232.
9、Li, L., Helms, J. A., & Chang, H. Y. (2016). Comment on" Hotair Is Dispensable for Mouse Development". PLoS genetics, 12(12), e1006406.
10、Selleri, L., Bartolomei, M. S., Bickmore, W. A., He, L., Stubbs, L., Reik, W., & Barsh, G. S. (2016). A Hox-Embedded Long Noncoding RNA: Is It All Hot Air?. PLoS genetics, 12(12), e1006485.