円形RT-PCR、定量RT-PCR、RNA 5'ポリホスファターゼ処理、ノーザンブロットを組み合わせることで、循環RT-PCRベースの戦略を提示する。このプロトコルには、不安定な5'三リン酸の影響を最小限に抑えるための正規化ステップが含まれており、トウモロコシミトコンドリオンに安定して蓄積された一次および処理された転写物を識別およびマッピングするのに適しています。
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方法論記事
円形RT-PCR、定量RT-PCR、RNA 5'ポリホスファターゼ処理、ノーザンブロットを組み合わせることで、循環RT-PCRベースの戦略を提示する。このプロトコルには、不安定な5'三リン酸の影響を最小限に抑えるための正規化ステップが含まれており、トウモロコシミトコンドリオンに安定して蓄積された一次および処理された転写物を識別およびマッピングするのに適しています。
植物ミトコンドリアでは、一部の定常転写物は転写開始(一次転写)に由来する5'三リン酸を有し、他のものは転写後に生成された5'モノリン酸(処理された転写物)を含む。2種類の転写物を区別するために、いくつかの戦略が開発され、それらのほとんどは5'三リン酸の存在/不在に依存しています。しかし、原発5'ターミニーニにおける三リン酸は不安定であり、2種類の転写物の明確な判別を妨げる。トウモロコシミトコンドリオンに安定して蓄積された一次転写物と処理された転写物を系統的に区別してマッピングするために、cRT-PCR、RNA 5'ポリフォシュパターゼ処理、定量的な組み合わせにより、循環RT-PCR(cRT-PCR)ベースの戦略を開発しました。RT-PCR (RT-qPCR)、およびノーザン ブロット。改善として、この戦略は、不安定な5'三リン酸の影響を最小限に抑えるためのRNA正規化ステップを含む。
このプロトコルでは、濃縮されたミトコンドリアRNAは、RNA 5'ポリホスファターゼによって前処理され、5'トリフショファトを一リン酸に変換する。円形化および逆転転写後、5'ポリホスファターゼおよび非処理RNAに由来する2つのcDNは、処理された5'末端を有し、5'ポリホスファターゼに無感覚であるトウモロコシ26S成熟rRNAによって正規化される。正規化後、一次転写物と処理された転写物は、治療されたRNAおよび非処理されたRNAから得られたcRT-PCRおよびRT-qPCR産物を比較することによって判別される。トランスクリプトターミニは、cRT-PCR産物のクローニングとシーケンシングによって決定され、次いでノーザンブロットによって検証されます。
この戦略を用いることで、トウモロコシミトコンドリオンにおける最も定常状態の転写物が決定された。いくつかのミトコンドリア遺伝子の複雑な転写パターンのために、いくつかの定常転写は、北部のブロットで検出されたが、分化および/またはマッピングされなかった。この戦略が他の植物ミトコンドリアまたはプラスティドで定常状態の転写物を差別し、マッピングするのに適しているかどうかは分かりません。
植物ミトコンドリアでは、多くの成熟した前駆体RNAが複数のアイソフォームとして蓄積され、定常状態の転写物は5'終端1、2、3の差に基づいて2つのグループに分けることができる。 4.一次転写物は、転写開始に由来する5'三リン酸端を有する。対照的に、処理された転写物は、転写後処理によって生成される5'モノリン酸を持っています。2種類の転写物の判別とマッピングは、転写および転写終了の成熟の基礎となる分子メカニズムを解明するために重要である。
植物ミトコンドリオンの一次転写物と加工トランスクリプトを区別するために、4つの主要な戦略が開発されました。最初の戦略は、5'三リン酸を一リン酸に変換し、一次転写物をRNAリゲスによって円形にすることを可能にするタバコ酸ピロホスファターゼ(TAP)でミトコンドリアRNAを前処理することです。TAP処理および非処理RNAサンプルの転写物の豊富さは、次いで、cDNA端部(RACE)または円形RT-PCR(cRT-PCR)2、3、4の迅速な増幅によって比較される。第2の戦略では、処理された転写物は、まずターミネータ5'-リン酸塩依存性エキノールクレアーゼ(TEX)を使用してミトコンドリアRNAから枯渇し、残された一次転写物はプライマー延長分析5、6によってマッピングされる。.第3の戦略は、グアニルトランスフェラーゼを使用して一次転写物をプレキャップし、その後、トリリン化された5'ターミニの位置は、リボヌクレアーゼまたはS1ヌクレアーゼ保護分析7、8と一緒にプライマー延長によって決定されます 、9.5'三リン酸の有無に応じて異なり、第4の戦略は、インビトロ転写、部位指向変異形成、およびプライマー拡張分析を組み合わせて、形成促進剤を特徴付け、転写を決定する開始サイト8,10,11.これらの戦略を使用することにより、多くの一次および処理された転写物は、植物ミトコンドリアで決定されている。
しかし、いくつかの研究は、一次転写物の5'三リン酸が不安定であり、それらは2、4、12、13の未知の理由で簡単に一リン酸塩に変換されたと報告している。この問題は、5'三リン酸の有無に応じて技術を使用して、2種類の転写物の明確な差別を妨げ、および植物の一次転写と処理された転写物を系統的に区別する以前の努力を妨げるミトコンドリアは失敗した 2,12.
このプロトコルでは、cRT-PCR、RNA 5'ポリホスファターゼ処理、RT-qPCR、およびノーザンブロットを組み合わせて、トウモロコシに安定に蓄積された一次転写物と処理された転写物を系統的に区別する(Zeamays)ミトコンドリオン(図1)。cRT-PCRは、RNA分子の5'および3'四肢の同時マッピングを可能にし、通常、植物2、12、14、15における転写ターミニをマッピングするように適応される。RNA 5' ポリホスファターゼは、三リン酸化された5'テルミニから2つのリン酸塩を除去することができ、これはRNAリガーゼによる自己ライゲーションのために一次転写物を利用できるようにする。以前の研究では、トウモロコシの成熟した26S rRNAが5'終産を処理し、RNA 5'ポリホスファターゼ1、16に対して無感覚であったことが示された。原発5'ターミニニにおける不安定な三リン酸の影響を最小限に抑えるために、5'ポリホスホナーゼ処理および非処理RNAは成熟した26S rRNAによって正規化され、その後、一次および処理された転写物は、2つのRNAサンプルから得られたcRT-PCR産物。cRT-PCR マッピングと判引結果は、それぞれノーザン ブロットと RT-qPCR によって検証されます。最後に、代替プライマーは、cRT-PCRではなく、北部ブロットで検出されたそれらの転写物を増幅するために使用されます。このcRT-PCRベースの戦略を使用することにより、トウモロコシミトコンドリオンのほとんどの定常状態の転写物が区別され、マッピングされた1.
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1. プライマーデザイン
2.トウモロコシ開発カーネルからの原油ミトコンドリオンの調製
3. ミトコンドリアRNAの抽出
4. RNA 5'ポリホスファターゼ処理
5. RNAの円形化
6. 逆転写
7. 正規化
8. PCR増幅
9. トランスクリプトターミニの決定
10. RNAゲルブロットハイブリダイゼーションによるcRT-PCRマッピング結果の検証
注:RNAゲルブロットハイブリダイゼーションは、ジゴキシゲニン(DIG)およびT7 RNAポリメラーゼを用いたRNAの転写標識用試薬を含む市販キット(材料表)を用いて行われ、ハイブリダイゼーションおよび免疫学的検出が行われる。詳細については、このキットで提供されるプロトコルを参照してください。手順全体に RNase フリー機器のみが使用されていることを確認します。
11. 一次と処理された5'の終わりの差別
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ミトコンドリアRNA循環効率の推定
以前の研究では、合計およびミトコンドリアRNAの両方がアラビドプシスにおけるミトコンドリア転写ターミナのcRT-PCRマッピングに使用され(アラビドプシス・タリアナ)、および2種類のRNAは同様のマッピング結果12を与えた。当初は、トウモロコシのミトコンドリア転写ターミニのcRT-PCRマッピングにも合計RNAを用いた。多くの試行の後、ターゲットのトランスクリプトを検出するのは難しいことがわかりました。改善として、トウモロコシの開発カーネルからミトコンドリアRNAを濃縮し、1ラウンドのPCRで循環標的転写物の増幅を可能にしました。
濃縮後の標的転写物の容易な増幅を説明するために、代...
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以前の研究では、アラビドプシスの細胞懸濁培養物からの合計およびミトコンドリアRNAをcRT-PCRによるミトコンドリア転写テルミニーニのマッピングに使用し、同様の結果が12を得た。しかし、他の多くの研究1、2、3、9においてミトコンドリア転写テルミニをマッピングするために濃縮されたミトコンドリアRNAのみが使用された。ミトコンドリアRNAの濃縮は、トウモロコシにおけるミトコンドリア転写ターミニのcRT-PCRマッピングの重要なステップであることがわかった。この濃縮後、循環ミトコンドリアRNAの比率が0.3%~3.7%から~30%(図3、図S2)に劇的に増加し、1ラウンドのPCRで円形標的転写物の増幅が...
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著者は何も開示していない。
この研究は、中国国家自然科学財団(助成金第31600250号、Y.Z.)、広州市科学技術プロジェクト(助成金第201804020015号、H.N.)、中国農業研究システム(助成金なし)によって支援されました。CARS-04-PS09,H.N.)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 酢酸アラ | ジン、中国 | A112880 | 1x TAEバッファーの調製 |
| Applied Biosystems 2720 サーマルサイクラー | サーモフィッシャーサイエンティフィック、米国 | 4359659 | PCR増幅用サーマルサイクラー |
| アスコルビン酸 | Sigma-aldrich、米国 | V900134 | 抽出バッファーの調製用 |
| Biowest アガロース | バイオウエスト、スペイン | 9012-36-6 | PCRを分解するには製品とRNA |
| ウシ血清アルブミン | Sigma-aldrich, USA | A1933 | 抽出バッファーの調製用 |
| ブロモフェノールブルー | Sigma-aldrich, USA | B8026 | アガロースゲル電気泳動およびノーザンブロット用ローディングバッファーの調製 |
| DEPC | Sigma-aldrich, USA | V900882 | RNase |
| DIG Northernスターターキット | ロシュ, USA | 12039672910 | DIG-RNA標識およびノーザンブロット用。このキットには、DIGおよびT7 RNAポリメラーゼによるRNAの転写標識、ハイブリダイゼーション、化学発光検出用の試薬が含まれています。 |
| EDTA | Sigma-aldrich, USA | V900106 | 抽出バッファーおよび1x TAEバッファーの調製用 |
| EGTA | Sigma-aldrich, USA | E3889 | 洗浄バッファーの調製 |
| 用 ゲルドキュメンテーションシステム | Bio-Rad, USA | Gel Doc XR+ | To image the agarose gel |
| Glycerol | Sigma-aldrich, USA | G5516 | アガロースゲル電気泳動用ローディングバッファーの調製用 |
| GoldView II (5,000倍) | Solarbio、.中国 | G8142 | DNA 染色 |
| Hybond-N+、ナイロン膜 | Amersham Biosciences、USA | RPN119 | ノーザンブロット |
| 用 Image Lab | Bio-Rad、USA | Image Lab 3.0 | Image gel、および PCR 産物の豊富さを比較します。 |
| KH2PO4 | Sigma-aldrich, USA | V900041 | 抽出緩衝液の調製について |
| 中国 | ジン島 | P112284 | 抽出緩衝液の調製について |
| L-システイン | Sigma-aldrich, USA | V900399 | 抽出緩衝液の調製について |
| Millex | Millipore, USA | SLHP033RB | 無菌抽出およびろ過による洗浄バッファー |
| Miracloth | Calbiochem, USA | 475855-1R | 粉砕されたカーネル組織をろ過するには |
| MOPS | Sigma-aldrich, USA | V900306 | ノーザンブロット用ランニングバッファーの調製用 |
| NanoDrop | Thermo Fisher Scientific, USA | 2000C | For RNA concentration and purity assay |
| NaOH | Sigma-aldrich, USA | V900797 | 洗浄 |
| バッファーpEASY-Bluntシンプルクローニングベクター | の調製 TransGen Biotech、中国 | CB111 | ゲル回収バンドのクローニング。これは、挿入部位の数bps上流にT7プロモーターを含んでいます。 |
| Phanta max super-fidelity DNA polymerase | Vazyme, China | P505 | DNA polymerase for PCR amplification |
| Polyvinylpyrrolidone 40 | Sigma-aldrich, USA | V900008 | For preparation of extraction buffer |
| Primer Premier 6.24 | PREMIER Biosoft, USA | Primer Premier 6.24 | To design primers for reverse transcription and PCR amplification |
| PrimeScript II reverse transcriptase | 宝、日本 | 2690 | 最初の鎖cDNAを合成するには |
| PureLink RNA Mini kit | サーモフィッシャーサイエンティフィック、米国 | 12183025 | For RNA purificaion |
| RNA 5' polyphosphatase | Epicentre, USA | RP8092H | 5' 三リン酸を一リン酸 |
| に変換するには RNase inhibitor | New England Biolabs, UK | M0314 | RNAセルフライゲーションおよび5'ポリホスファターゼ処理反応の成分であり、RNaseの活性を阻害するために使用されます。 |
| 酢酸ナトリウム | Sigma-aldrich, USA | V900212 | ノーザンブロット用ランニングバッファーの調製用 |
| ナトリウム | Sigma-aldrich, USA | V900058 | 20x SSC |
| SsoFas evaGreen supermixes | Bio-Rad, USA | 1725202 | For RT-qPCR |
| T4 RNA Ligase 1 | New England Biolabs, UK | M0437 | For RNA circularization |
| Tetrasodiumピロリン酸 | Sigma-aldrich, USA | 221368 | 抽出バッファーの調製用 |
| TIANgel midi 精製キット | Tiangen Biotech, China | DP209 | アガロースゲルからDNA断片を精製する |
| Tris | Aladdin, China | T110601 | 1x TAEバッファーTRIzol試薬を調製する |
| Invitrogen, USA | 15596026 | ミトコンディラルRNAを抽出する。 | |
| ユニバーサルDNA精製キット | Tiangen Biotech, China | DP214 | 制限酵素消化反応から直鎖状プラストミドを回収するため |
| キシレンシアノールFF | Sigma-aldrich, USA | X4126 | アガロースゲル電気泳動用ローディングバッファーの調製用 |
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