Dans les mitochondries végétales, de nombreux ARN matures et précurseurs sont accumulés sous forme d'isoformes multiples, et les transcriptions à état stable peuvent être divisées en deux groupes en fonction de la différence à leurs 5' extrémités1,2,3, 4. Les transcriptions primaires ont des extrémités triphosphate de 5' qui sont dérivées de l'initiation de transcription. En revanche, les transcriptions traitées ont 5' monophosphate généré par le traitement post-transcriptionnel. La discrimination et la cartographie des deux types de transcriptions sont importantes pour démêler les mécanismes moléculaires sous-jacents à la transcription et à la maturation de fin de transcription.
Pour faire la distinction entre les transcriptions primaires et traitées dans la mitochondrie végétale, quatre stratégies majeures ont été élaborées. La première stratégie consiste à prétraiter les ARN mitochondriaux avec de la pyrophosphatase (TAP) à l'acide du tabac, qui convertit le triphosphate de 5 po en monophosphate et permet de circulariser les transcriptions primaires par la ligase d'ARN. Les abondances de transcription des échantillons d'ARN TAP-traités et non-traités sont alors comparées par l'amplification rapide des extrémités de cDNA (RACE) ou circulaires RT-PCR (cRT-PCR)2,3,4. Dans la deuxième stratégie, les transcriptions traitées sont d'abord épuisées des ARN mitochondriaux à l'aide de l'exonuclease (TEX) de terminator 5'-phosphate-dépendant, et les transcriptions primaires restantes sont ensuite cartographiées par l'analyse d'extension d'amorce5,6 . La troisième stratégie consiste à précaper les transcriptions primaires à l'aide de la gouanylyl transferase, puis la position du termini triphosphated 5' est déterminée par extension d'amorce avec l'analyse de protection de nucléane de ribonuclease ou de S17,8 ,9. Différente de celles selon la présence/absence du triphosphate de 5', la quatrième stratégie combine la transcription in vitro, la mutagénèse dirigée par le site, et l'analyse d'extension d'amorce pour caractériser les promoteurs putatifs et déterminer la transcription sites d'initiation8,10,11. En utilisant ces stratégies, de nombreuses transcriptions primaires et traitées ont été déterminées dans les mitochondries végétales.
Cependant, plusieurs études ont rapporté que le triphosphate de 5' des transcriptions primaires étaient instables, et ils ont été facilement convertis en monophosphate pour la raison inconnue2,4,12,13. Ce problème entrave une discrimination claire des deux types de transcriptions en utilisant des techniques en fonction de la présence/absence de triphosphate de 5', et les efforts antérieurs pour discriminer systématiquement entre les transcriptions primaires et traitées dans les usines mitochondries a échoué2,12.
Dans ce protocole, nous combinons cRT-PCR, RNA 5' traitement polyphosphatase, RT-qPCR, et la tache du Nord pour distinguer systématiquement les transcriptions primaires et traitées stablement accumulées dans le maïs (Zea mays) mitochondndrion (Figure 1). cRT-PCR permet la cartographie simultanée des extrémités de 5' et 3' d'une molécule d'ARN, et il est généralement adapté pour cartographier les termini de transcription dans les plantes2,12,14,15. La polyphosphatase de l'ARN 5' pourrait enlever deux phosphates du termini triphosphated 5', qui rend les transcriptions primaires disponibles pour l'auto-ligaation par ligase d'ARN. Des études antérieures ont montré que l'ARNr 26S mature dans le maïs avait traité le terminus de 5' et qu'il était insensible à la polyphosphatase1,16. Afin de minimiser l'influence du triphosphate instable au termini primaire de 5', les ARN de 5' traités par polyphosphatase et non traités sont normalisés par l'ARNr 26S mature, et les transcriptions primaires et traitées sont ensuite différenciées en comparant le cRT-PCR provenant des deux échantillons d'ARN. Les résultats de la cartographie et de la discrimination cRT-PCR sont vérifiés par Northern blot et RT-qPCR, respectivement. Enfin, d'autres amorces sont utilisées pour amplifier les transcriptions détectées dans Northern blot, mais pas par cRT-PCR. En utilisant cette stratégie basée sur le cRT-PCR, la plupart des transcriptions à état stable dans la mitochondrie du maïs ont été différenciées et cartographiées1.