Nei mitocondri vegetali, molti RNA maturi e precursori vengono accumulati come isoformi multipli, e le trascrizioni allo stato costante possono essere divise in due gruppi in base alla differenza alle loro 5 ' estremità1,2,3 4. Le trascrizioni primarie hanno 5' estremità triposphate, che derivano dall'avvio della trascrizione. Al contrario, le trascrizioni elaborate hanno 5' monofafato generato dall'elaborazione post-trascrizione. La discriminazione e la mappatura dei due tipi di trascrizioni sono importanti per svelare i meccanismi molecolari alla base della trascrizione e della maturazione finale della trascrizione.
Per distinguere tra le trascrizioni primarie ed elaborate nel mitocondrio vegetale, sono state sviluppate quattro strategie principali. La prima strategia consiste nel pretrattare gli RNA mitocondriali con il pirofosofasi acido del tabacco (TAP), che converte il tripfosfato 5' in monofagofato e consente alle trascrizioni primarie di essere circolati dalla ligase dell'RNA. L'abbondanza di trascrizioni di campioni di RNA trattati con TAP e non trattati viene quindi confrontata con una rapida amplificazione delle estremità cDNA (RACE) o RT-PCR circolari (cRT-PCR)2,3,4. Nella seconda strategia, le trascrizioni elaborate vengono prima esaurite dagli RNA mitocondriali utilizzando l'eonuclease dipendente dal terminator5-fosfatio (TEX), e le trascrizioni primarie rimaste vengono quindi mappate dall'analisi dell'estensione del primer5,6 . La terza strategia è quella di pre-cap le trascrizioni primarie utilizzando guanylyl transferase, e quindi la posizione di triposphated 5' è determinata dall'estensione primer insieme con ribonuclease o S1 nuclease protection analysis7,8 ,9. A differenza di quelli che dipendono dalla presenza/assenza di 7' triposfato, la quarta strategia combina la trascrizione in vitro, la mutagenesi diretta dal sito e l'analisi dell'estensione del primer per caratterizzare i promotori putativi e determinare la trascrizione siti di avvio8,10,11. Utilizzando queste strategie, molte trascrizioni primarie ed elaborate sono state determinate nei mitocondri delle piante.
Tuttavia, diversi studi hanno riferito che il trifosfato 5' delle trascrizioni primarie erano instabili, e sono stati facilmente convertiti in monofosfato per motivo sconosciuto2,4,12,13. Questo problema ostacola una chiara discriminazione dei due tipi di trascrizioni utilizzando tecniche a seconda della presenza/assenza di trifosfato 5' e precedenti sforzi per distinguere sistematicamente tra le trascrizioni primarie ed elaborate nell'impianto mitocondri fallito2,12.
In questo protocollo, combiniamo cRT-PCR, trattamento polifosforo RNA 5', RT-qPCR e macchia settentrionale per distinguere sistematicamente le trascrizioni primarie ed elaborate accumulate stabilmente nel mais (zea mays) mitocondrion (Figura 1). cRT-PCR consente la mappatura simultanea delle estremità 5' e 3' di una molecola di RNA, ed è di solito adattata alla trascrizione dei termini nelle piante2,12,14,15. Il polifosforasi di RNA 5' potrebbe rimuovere due fosfati dal termine di 1'trhafated 5', il che rende disponibili le trascrizioni primarie per l'auto-legatura da parte della ligase dell'RNA. Studi precedenti hanno dimostrato che il rRNA 26S maturo nel mais aveva elaborato il capolinea 5', ed era insensibile al polifosculo DI RNA 5 '1,16. Per ridurre al minimo l'influenza del triposfato instabile ai termini primari 5', i 5' RNA trattati con polifofofofosi e non trattati vengono normalizzati da rRNA 26S maturi, e le trascrizioni primarie ed elaborate vengono quindi differenziate confrontando cRT-PCR ottenuti dai due campioni di RNA. I risultati della mappatura cRT-PCR e della discriminazione sono verificati rispettivamente da Northern blot e RT-qPCR. Infine, i primer alternativi vengono utilizzati per amplificare le trascrizioni rilevate nella macchia settentrionale, ma non da cRT-PCR. Utilizzando questa strategia basata su cRT-PCR, la maggior parte delle trascrizioni a stato costante nel mitocondrio di mais sono state differenziate e mappate1.