プラスチドとは？

色素体は植物細胞内の特殊な構造であり、細胞の食物と色素を製造および保管します。 10億年以上前に植物と共生していた独立した単細胞生物から進化したと考えられている彼らは、多数の遺伝子を含み、多くのタンパク質を製造しています。 医薬的に重要なタンパク質を生産するための工場として色素体を使用することに多くの関心が寄せられています。

最もよく知られている色素体は葉緑体で、光合成の部位です。 その他には、果物や花の着色に関与するカロテノイドなどの色素を保存する色素体が含まれます。 ロイコプラストはデンプン、脂質、またはタンパク質を保存します。すべての潜在的な食物源です。 ジャガイモやニンジンなどの貯蔵根には、デンプンで満たされたロイコプラストを含めることができます。 色素体の種類は、細胞の状態に応じて相互変換して、他の種類の色素体になります。

葉緑体には色素クロロフィルが含まれており、これは光を吸収して葉に緑色を与えます。 クロロフィルは日光からエネルギーを取り込み、それを使用して水中の酸素から水素を分離します。 これにより、人間と動物が呼吸する酸素が生成されます。 水素は空気から二酸化炭素に取り込まれます。 この光合成プロセスにより、植物が代謝に使用するグルコースおよびその他の化合物が生成されます。

植物組織の細胞質には、多くの色素体が含まれています。 1つのセルに50個以上を含めることができます。 これらは既存の色素体の分割から形成され、1つの親からのみ継承されます。

色素体には、細胞の残りの部分から分離する内部二重膜があります。 この膜内には、一連の追加の膜やプラストーム 、または色素体の全DNAなど、多くの特殊な機能があります。 この色素体ゲノムは、色素体が必要とする約100の遺伝子をコードしていますが、残りは細胞の核によってコードされています。 したがって、プラスチドは、別々に分裂しても、細胞の残りの部分から完全に独立しているわけではありません。

酵素や抗体などの生体化合物の生産源として葉緑体を利用する積極的な研究が進行中です。 プラスチドは、ほとんどの場合花粉に見られないため、プラスチドの形質転換は、植物を遺伝子操作する従来の方法よりも大きな利点があります。 したがって、それらは近隣の植物に広がるべきではなく、遺伝子組み換え植物は分離されます。 これは、変化した遺伝子の環境への拡散に関する懸念を軽減するのに役立つはずです。

色素体に遺伝子を導入することは、細胞の核に遺伝子を導入する従来の方法よりもはるかに複雑です。これは、各細胞に1,000個以上のプラストームが含まれることがあるためです。 この手法を成功させるには、それぞれを同じ方法で修正する必要があります。 しかし、成功した場合、導入された遺伝子は、細胞タンパク質の最大25％を占めることができます。 さらに、植物はバクテリアができないタンパク質を変更できるため、バクテリアの過剰発現システムでの生産よりも有利です。

いくつかの異なる植物種は、色素体の形質転換に成功しています。 植物の胚、または若い細胞の色素体の形質転換は、しばしばパーティクルガンで達成されます。 この手法では、金またはタングステンの粒子をDNAでコーティングし、それらを組織に打ち込みます。 使用されるDNAは、目的の遺伝子を含むDNAの環状ユニットであるプラスミドです。 また、細胞内で複製できるDNA配列と、どの細胞が形質転換されたかを特定するための抗生物質耐性遺伝子も含まれます。