¿Qué son los plastidios?
Los plastidios son estructuras especializadas dentro de las células vegetales que fabrican y almacenan alimentos y pigmentos para la célula. Se cree que evolucionó a partir de organismos unicelulares independientes que vivieron simbióticamente con plantas hace más de mil millones de años, contienen una gran cantidad de genes y fabrican una serie de proteínas. Hay mucho interés en usar plastidios como fábricas para producir proteínas de interés farmacéutico.
Los plastidios más conocidos son los cloroplastos, que son el sitio de la fotosíntesis. Otros incluyen cromoplastos que almacenan pigmentos, como los carotenoides, que son responsables de colorear frutas y flores. Los leucoplastos almacenan almidón, lípidos o proteínas, todas fuentes potenciales de alimentos. Las raíces de almacenamiento, como las papas y las zanahorias, pueden contener leucoplastos llenos de almidón. Los tipos de plastidios pueden interconvertirse, convirtiéndose en otros tipos de plastidios, dependiendo del estado de la célula.
Los cloroplastos contienen el pigmento clorofila, que absorbe la luz y le da un color verde a las hojas. La clorofila captura la energía de la luz solar y la usa para separar el hidrógeno del oxígeno en el agua. Esto produce el oxígeno que respiran los humanos y los animales. El hidrógeno se incorpora al dióxido de carbono del aire. Este proceso de fotosíntesis produce la glucosa y otros compuestos que la planta usa para el metabolismo.
Los tejidos vegetales pueden tener una gran cantidad de plastidios en su citoplasma; una celda puede tener más de 50 de ellos. Estos se forman a partir de la división de plastidios existentes, y solo se heredan de uno de los padres.
Los plástidos tienen una doble membrana interna que los separa del resto de la célula. Dentro de esta membrana hay muchas características especializadas, como una serie de membranas adicionales y el plastoma , o el ADN total del plastidio. Este genoma de plastidio codifica alrededor de 100 de los genes que necesita el plastidio, pero el resto está codificado por el núcleo de la célula. Por lo tanto, el plastidio no es totalmente independiente del resto de la célula, aunque se divide por separado.
Se están realizando investigaciones agresivas para utilizar los cloroplastos como fuente de producción de compuestos biológicos, como enzimas y anticuerpos. La transformación de plastidios tiene una gran ventaja sobre los métodos tradicionales de ingeniería genética de plantas, porque los plastidios no se encuentran en el polen en la mayoría de los casos. Por lo tanto, no deberían extenderse a las plantas vecinas, y las plantas genéticamente modificadas serían aisladas. Esto debería ayudar a aliviar las preocupaciones sobre la propagación de genes alterados en el medio ambiente.
Introducir genes en el plastidio es mucho más complicado que los métodos tradicionales de introducir genes en el núcleo de la célula, porque cada célula puede tener más de 1,000 plastomas. Cada uno tiene que ser modificado de la misma manera para que esta técnica sea exitosa. Sin embargo, cuando tiene éxito, el gen introducido puede comprender hasta el 25% de toda la proteína celular. Además, las plantas pueden hacer alteraciones a las proteínas que las bacterias no pueden, dándoles una ventaja sobre la producción en los sistemas de sobreexpresión bacteriana.
Varias especies de plantas diferentes han tenido sus plástidos transformados con éxito. La transformación de plástidos de embriones de plantas, o células jóvenes, a menudo se logra con una pistola de partículas. Esta técnica recubre partículas de oro o tungsteno con ADN y luego las dispara al tejido. El ADN utilizado es un plásmido, una unidad circular de ADN que contiene el gen deseado. También contendrá una secuencia de ADN que le permite replicarse en la célula y un gen de resistencia a los antibióticos para identificar qué células se han transformado.