Cosa sono i plastidi?

I plastidi sono strutture specializzate all'interno delle cellule vegetali che producono e immagazzinano cibo e pigmenti per la cellula. Si pensa che si siano evoluti da organismi unicellulari indipendenti che vivevano in simbioticamente con le piante oltre un miliardo di anni fa, contengono un gran numero di geni e producono un numero di proteine. C'è molto interesse nell'uso dei plastidi come fabbriche per la produzione di proteine ​​di interesse farmaceutico.

I plastidi più noti sono i cloroplasti, che sono il sito della fotosintesi. Altri includono cromoplasti che immagazzinano pigmenti, come i carotenoidi, che sono responsabili della colorazione di frutti e fiori. I leucoplasti immagazzinano amido, lipidi o proteine ​​- tutte le potenziali fonti alimentari. Le radici di conservazione, come patate e carote, possono contenere leucoplasti pieni di amido. I tipi di plastidi possono interagire, diventando altri tipi di plastidi, a seconda dello stato della cellula.

I cloroplasti contengono la clorofilla pigmentata, che assorbe la luce e dona un colore verde alle foglie. La clorofilla cattura l'energia dalla luce solare e la usa per separare l'idrogeno dall'ossigeno nell'acqua. Questo produce l'ossigeno che respirano l'uomo e gli animali. L'idrogeno è incorporato nell'anidride carbonica dall'aria. Questo processo di fotosintesi produce il glucosio e altri composti che la pianta utilizza per il metabolismo.

I tessuti vegetali possono avere un gran numero di plastidi nel loro citoplasma; una cella può averne più di 50. Si formano dalla divisione dei plastidi esistenti e sono ereditati da un solo genitore.

I plastidi hanno una doppia membrana interna che li separa dal resto della cellula. All'interno di questa membrana ci sono molte caratteristiche specializzate, come una serie di membrane aggiuntive e il plastoma , o il DNA totale del plastide. Questo genoma plastidico codifica circa 100 dei geni necessari al plastide, ma il resto è codificato dal nucleo della cellula. Pertanto, il plastide non è totalmente indipendente dal resto della cellula, anche se si divide separatamente.

Esistono ricerche aggressive che utilizzano cloroplasti come fonte di produzione di composti biologici, come enzimi e anticorpi. La trasformazione dei plastidi ha un grande vantaggio rispetto ai metodi tradizionali di ingegneria genetica delle piante, poiché nella maggior parte dei casi i plastidi non si trovano nel polline. Pertanto, non dovrebbero diffondersi alle piante vicine e le piante geneticamente modificate verrebbero isolate. Ciò dovrebbe aiutare ad alleviare le preoccupazioni sulla diffusione di geni alterati nell'ambiente.

L'introduzione di geni nel plastide è molto più complicata rispetto ai metodi tradizionali di introduzione dei geni nel nucleo della cellula, poiché ogni cellula può avere più di 1.000 plastomi. Ognuno deve essere modificato allo stesso modo affinché questa tecnica abbia successo. In caso di successo, tuttavia, il gene introdotto può comprendere fino al 25% di tutte le proteine ​​cellulari. Inoltre, le piante sono in grado di apportare alterazioni alle proteine ​​che i batteri non possono, dando loro un vantaggio rispetto alla produzione nei sistemi di sovraespressione batterica.

Diverse specie di piante hanno subito la trasformazione dei loro plastidi. La trasformazione plastidica di embrioni vegetali o cellule giovani viene spesso ottenuta con una pistola a particelle. Questa tecnica riveste le particelle d'oro o di tungsteno con il DNA e quindi le spara nel tessuto. Il DNA utilizzato è un plasmide, un'unità circolare di DNA contenente il gene desiderato. Conterrà anche una sequenza di DNA che gli consente di replicarsi nella cellula e un gene per la resistenza agli antibiotici per identificare quali cellule sono state trasformate.