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Method Article
Nós apresentamos uma estratégia RT-PCR-baseada circular combinando o RT-PCR circular, o RT-PCR quantitativo, o RNA 5 ' polyphosphatase-Treatment, e o borrão do Norte. Este protocolo inclui um passo de normalização para minimizar a influência do trifosfato 5 ' instável, e é adequado para discriminar e mapear as transcrições primárias e processadas estavelmente acumuladas em mitocódrias de milho.
Em mitocôndria de plantas, alguns transcritos de estado estacionário têm 5 ' trifosfato derivado do início da transcrição (transcritos primários), enquanto os outros contêm 5 ' monofosfato gerado pós-transcripcionalmente (transcrições processadas). Para discriminar entre os dois tipos de transcrições, várias estratégias foram desenvolvidas, e a maioria deles depende da presença/ausência de 5 ' trifosfato. No entanto, o trifosfato na primária 5 ' Termini é instável, e dificulta uma clara discriminação dos dois tipos de transcrições. Para diferenciar e mapear sistematicamente as transcrições primárias e processadas estavelmente acumuladas em mitocídrias de milho, desenvolvemos uma estratégia circular RT-PCR (cRT-PCR), combinando cRT-PCR, tratamento com polifoshpatase de RNA 5, quantitativo RT-PCR (RT-qPCR), e Northern blot. Como uma melhoria, esta estratégia inclui uma etapa da normalização do RNA para minimizar a influência do triphosphate 5 ' instável.
Neste protocolo, o RNA mitochondrial enriquecido é pre-treated pelo RNA 5 ' polyphosphatase, que converte 5 ' triphsophate ao monofosfato. Após a circularização e a transcrição reversa, os dois cDNAs derivados de 5 ' RNAs polifosfatase-tratados e não-tratados são normalizados pelo milho 26S maduro rRNA, que tem um 5 ' final processado e é insensível a 5 ' polifosfatase. Após a normalização, as transcrições primárias e processadas são discriminadas comparando-se os produtos cRT-PCR e RT-qPCR obtidos a partir das RNAs tratadas e não tratadas. A transcrição Termini são determinados pela clonagem e sequenciamento dos produtos cRT-PCR e, em seguida, verificados pelo Northern blot.
Ao usar essa estratégia, a maioria dos transcritos de estado estacionário em mitocrídrias de milho foram determinados. Devido ao teste padrão complicado do Transcript de alguns genes mitochondrial, alguns transcritos do estacionário-estado não foram diferenciados e/ou mapeados, embora fossem detectados em um borrão do Norte. Não temos certeza se esta estratégia é adequada para discriminar e mapear as transcrições de estado estacionário em outras mitocôndrias de plantas ou em plastids.
Nas mitocôndrias de plantas, muitos RNAs maduros e precursores são acumulados como múltiplas isoformas, e as transcrições de estado estacionário podem ser divididas em dois grupos com base na diferença em seus 5 ' fins1,2,3, a 4. Os transcritos preliminares têm 5 ' extremidades do trifosfato, que são derivadas da iniciação da transcrição. Por outro lado, as transcrições processadas têm 5 ' monofosfato gerados pelo processamento pós-transcripcional. A discriminação e o mapeamento dos dois tipos de transcrições são importantes para desvendar os mecanismos moleculares subjacentes à transcrição e à maturação final do transcrito.
Para distinguir entre as transcrições primárias e processadas em mitocrídrias vegetais, foram desenvolvidas quatro estratégias principais. A primeira estratégia é pré-tratar as RNAs mitocondriais com a pirofosfatase ácida do tabaco (TAP), que converte 5 ' trifosfato para monofosfato e permite que as transcrições primárias sejam circularizadas por RNA ligase. As abundâncias de transcrição de amostras de RNA tratadas com TAP e não tratadas são comparadas por amplificação rápida de extremidades de cDNA (raça) ou RT-PCR circular (cRT-PCR)2,3,4. Na segunda estratégia, as transcrições processadas são primeiramente esgotadas de RNAs mitocondriais usando o exterminador de terminação 5 '-fosfato-dependente (Tex), e as transcrições primárias deixadas são então mapeadas pela análise de extensão de primer5,6 . A terceira estratégia é a pré-tampão das transcrições primárias utilizando guanil transferase e, em seguida, a posição de trifosodiado 5 ' Termini é determinada pela extensão da cartilha, juntamente com ribonuclease ouS1 análise de proteção nuclease 7,8 ,9. Diferente daqueles dependendo da presença/ausência de 5 ' trifosfato, a quarta estratégia combina in vitro a transcrição, mutagenesis local-dirigido, e a análise da extensão da primeira demão para caracterizar os promotores putativo e para determinar a transcrição sites de iniciação8,10,11. Usando estas estratégias, muitos transcritos preliminares e processados foram determinados na mitocôndria da planta.
No entanto, vários estudos relataram que o 5 ' trifosfato de transcritos primários foram instáveis, e eles foram facilmente convertidos em monofosfato por motivo desconhecido2,4,12,13. Este problema dificulta uma discriminação clara dos dois tipos de transcrições, utilizando técnicas dependendo da presença/ausência de 5 ' trifosfato, e os esforços anteriores para discriminar sistematicamente entre as transcrições primárias e processadas em plantas a mitocôndria falhou2,12.
Neste protocolo, nós combinamos cRT-PCR, RNA 5 ' tratamento da polifosfatase, RT-qPCR, e o borrão do Norte para distinguir sistematicamente os transcritos preliminares e processados estàvel acumulados no milho (Zea Mays) mitodrion (Figura 1). cRT-PCR permite o mapeamento simultâneo de 5 ' e 3 ' extremidades de uma molécula de RNA, e geralmente é adaptado para mapear a transcrição Termini nas plantas2,12,14,15. O RNA 5 ' polyphosphatase poderia remover dois fosfatos do 5 ' Termini trifosodiado, que faz as transcrições preliminares disponíveis para o Self-Ligation pela ligase do RNA. Estudos prévios mostraram que o rRNA maduro de 26S no milho tinha processado 5 ' Terminus, e era insensível ao RNA 5 ' polyphosphatase1,16. Para minimizar a influência do trifosfato instável em 5 ' Termini preliminar, os 5 ' RNAs polyphosphatase-tratados e não-tratados são normalizados pelo rRNA 26S maduro, e os transcritos preliminares e processados são diferenciados então comparando o produtos de cRT-PCR obtidos a partir das duas amostras de RNA. Os resultados de mapeamento e discriminação de cRT-PCR são verificados por Northern blot e RT-qPCR, respectivamente. Finalmente, os primers alternativos são usados para amplificar aquelas transcrições detectadas no borrão do Norte mas não pelo cRT-PCR. Usando essa estratégia baseada em cRT-PCR, a maioria dos transcritos de estado estacionário em mitocrídrias de milho foram diferenciadas e mapeadas1.
1. projeto da primeira demão
2. preparação de Mitocrídrias brutas de grãos em desenvolvimento de milho
3. extração de RNA mitocondrial
4. RNA 5 ' Polifosfatase tratamento
5. circularização do RNA
6. transcrição reversa
7. normalização
8. amplificação do PCR
9. determinação da transcrição Termini
10. verificação dos resultados do mapeamento do cRT-PCR pela hibridação do borrão do gel do RNA
Nota: A hibridação do borrão do gel do RNA é executada usando um jogo comercial (tabela dos materiais), que contenha os reagentes para a transcrição-rotulagem do RNA com Digoxigenina (Dig) e o POLYMERASE do RNA T7, a hibridação, e a deteção imunológica. Refira por favor os protocolos fornecidos neste jogo para mais detalhes. Certifique-se de que somente o equipamento livre de RNase está usado para o procedimento inteiro.
11. discriminação das extremidades primárias e processadas 5 '
Estimativa da eficiência da circularização do RNA mitocondrial
Em um estudo precedente, ambos os RNAs totais e mitochondrial foram usados para o mapeamento do cRT-PCR de Termini do transcrito mitochondrial em Arabidopsis (Arabidopsis thaliana de Arabidopsis), e os dois tipos de RNAs deram resultados similares do traço12. Inicialmente, utilizou-se também RNAs totais ...
Em estudo prévio, foram utilizados RNAs totais e mitocondriais da cultura de suspensão celular de Arabidopsis para mapear a transcrição mitocondrial Termini por CRT-PCR, e resultados semelhantes foram obtidos12. No entanto, apenas o RNA mitocondrial enriquecido foi utilizado para mapear a transcrição mitocondrial Termini em muitos outros estudos1,2,3,9. N?...
Os autores não têm nada a revelar.
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (Grant no. 31600250, Y.Z.), ciência e projetos de tecnologia da cidade de Guangzhou (subvenção n º 201804020015, H.N.), e do sistema de pesquisa agrícola da China (não conceder. CARROS-04-PS09, H.N.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetic acid | Aladdin, China | A112880 | To prepare 1x TAE buffer |
Applied Biosystems 2720 Thermal Cycler | Thermo Fisher Scientific, USA | 4359659 | Thermal cycler for PCR amplification |
Ascorbic acid | Sigma-aldrich, USA | V900134 | For preparation of extraction buffer |
Biowest Agarose | Biowest, Spain | 9012-36-6 | To resolve PCR products and RNAs |
Bovine serum albumin | Sigma-aldrich, USA | A1933 | For preparation of extraction buffer |
Bromophenol blue | Sigma-aldrich, USA | B8026 | For preparation of loading buffer for agarose gel electrophoresis and Northern blot |
DEPC | Sigma-aldrich, USA | V900882 | Deactivation of RNase |
DIG Northern starter kit | Roche, USA | 12039672910 | For DIG-RNA labeling and Northern blot. This kit contains the reagents for transcription-labeling of RNA with DIG and T7 RNA polymerase, hybridization and chemiluminescent detection. |
EDTA | Sigma-aldrich, USA | V900106 | For preparation of extraction buffer and 1x TAE buffer |
EGTA | Sigma-aldrich, USA | E3889 | For preparation of wash buffer |
Gel documentation system | Bio-Rad, USA | Gel Doc XR+ | To image the agarose gel |
Glycerol | Sigma-aldrich, USA | G5516 | For preparation of loading buffer for agarose gel electrophoresis |
GoldView II (5,000x) | Solarbio,. China | G8142 | DNA staining |
Hybond-N+, Nylon membrane | Amersham Biosciences, USA | RPN119 | For Northern blot |
Image Lab | Bio-Rad, USA | Image Lab 3.0 | Image gel, and compare the abundance of PCR products. |
KH2PO4 | Sigma-aldrich, USA | V900041 | For preparation of extraction buffer |
KOH | Aladdin, China | P112284 | For preparation of extraction buffer |
L-cysteine | Sigma-aldrich, USA | V900399 | For preparation of extraction buffer |
Millex | Millipore, USA | SLHP033RB | To sterile extraction and wash buffers by filtration |
Miracloth | Calbiochem, USA | 475855-1R | To filter the ground kernel tissues |
MOPS | Sigma-aldrich, USA | V900306 | For preparation of running buffer for Northern blot |
NanoDrop | Thermo Fisher Scientific, USA | 2000C | For RNA concentration and purity assay |
NaOH | Sigma-aldrich, USA | V900797 | For preparation of wash buffer |
pEASY-Blunt simple cloning vector | TransGen Biotech, China | CB111 | Cloning of the gel-recovered band. It contains a T7 promoter several bps upstream of the insertion site. |
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 | Takara, Japan | 2690 | To synthesize the first strand cDNA |
PureLink RNA Mini kit | Thermo Fisher Scientific, USA | 12183025 | For RNA purificaion |
RNA 5' polyphosphatase | Epicentre, USA | RP8092H | To convert 5' triphosphate to monophosphate |
RNase inhibitor | New England Biolabs, UK | M0314 | A component of RNA self-ligation and 5' polyphosphatase treatment reactions, and it is used to inhibite the activity of RNase. |
Sodium acetate | Sigma-aldrich, USA | V900212 | For preparation of running buffer for Northern blot |
Sodium chloride | Sigma-aldrich, USA | V900058 | To prepare 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 pyrophosphate | Sigma-aldrich, USA | 221368 | For preparation of extraction buffer |
TIANgel midi purification kit | Tiangen Biotech, China | DP209 | To purify DNA fragments from agarose gel |
Tris | Aladdin, China | T110601 | To prepare 1x TAE buffer |
TRIzol reagent | Invitrogen, USA | 15596026 | To extract mitochondiral RNA. |
Universal DNA purification kit | Tiangen Biotech, China | DP214 | To recover linearized plastmids from the restriction enzyme digestion reaction |
Xylene cyanol FF | Sigma-aldrich, USA | X4126 | For preparation of loading buffer for agarose gel electrophoresis |
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