Hvad er plastider?
Plastider er specialiserede strukturer inden for planteceller, der fremstiller og opbevarer mad og pigmenter til cellen. Tænkt at have udviklet sig fra uafhængige encellede organismer, der levede symbiotisk med planter for over en milliard år siden, de indeholder et stort antal gener og fremstiller et antal proteiner. Der er stor interesse i at bruge plastider som fabrikker til produktion af proteiner, der er af farmaceutisk interesse.
De mest kendte plastider er chloroplasterne, som er stedet for fotosyntesen. Andre inkluderer kromoplaster, der opbevarer pigmenter, såsom carotenoider, der er ansvarlige for farvning af frugter og blomster. Leucoplaster opbevarer stivelse, lipider eller proteiner - alle potentielle fødevarekilder. Opbevaringsrødder, som kartofler og gulerødder, kan indeholde leukoclaster fulde af stivelse. Plastidtyper kan interkonvertere og blive til andre typer plastider, afhængigt af cellens tilstand.
Chloroplaster indeholder pigmentet chlorophyll, der optager lys og giver en grøn farve på blade. Klorofyll opsamler energien fra sollys og bruger den til at opdele brint fra ilt i vand. Dette producerer ilt, som mennesker og dyr indånder. Brintet indarbejdes i kuldioxid fra luften. Denne fotosynteseproces producerer glukose og andre forbindelser, som planten bruger til stofskifte.
Plantevæv kan have et stort antal plastider i deres cytoplasma; en celle kan have over 50 af dem. Disse dannes fra opdelingen af eksisterende plastider og er kun arvet fra en forælder.
Plastider har en intern dobbeltmembran, der adskiller dem fra resten af cellen. Inden for denne membran er der mange specialiserede træk, såsom en række yderligere membraner og plastomet eller total DNA fra plastidet. Dette plastid genom koder for omkring 100 af de gener, som plastidet har brug for, men resten kodes af cellens kerne. Således er plastidet ikke fuldstændigt uafhængigt af resten af cellen, selvom det opdeles separat.
Der foregår aggressiv forskning for at anvende chloroplaster som produktionskilde for biologiske forbindelser, såsom enzymer og antistoffer. Plastid transformation har en stor fordel i forhold til traditionelle metoder til gentekniske planter, fordi plastiderne ikke findes i pollen i de fleste tilfælde. Således skulle de ikke sprede sig til tilstødende planter, og de genetisk modificerede planter ville blive isoleret. Dette skulle hjælpe med at afhjælpe bekymringerne over spredningen af ændrede gener til miljøet.
At introducere gener i plastidet er meget mere kompliceret end de traditionelle metoder til introduktion af gener i cellens kerne, fordi hver celle kan have mere end 1.000 plastomer. Hver af dem skal modificeres på samme måde for at denne teknik skal være vellykket. Når det er vellykket, kan det indførte gen imidlertid omfatte op til 25% af alt det cellulære protein. Plus, planter er i stand til at foretage ændringer i proteiner, som bakterier ikke kan, hvilket giver dem en fordel i forhold til produktion i bakterielle overekspressionssystemer.
Flere forskellige plantearter har fået transformeret deres plastider. Plastid transformation af planteembryoner eller unge celler opnås ofte med en partikelpistol. Denne teknik belægger guld- eller wolframpartikler med DNA og skyder dem derefter ind i vævet. Det anvendte DNA er et plasmid, en cirkulær enhed DNA indeholdende det ønskede gen. Den vil også indeholde en DNA-sekvens, der giver den mulighed for at replikere i cellen, og et gen til antibiotikaresistens for at identificere, hvilke celler der er transformeret.