Hva er plastider?
Plastider er spesialiserte strukturer innen planteceller som produserer og lagrer mat og pigmenter for cellen. Trodde å ha utviklet seg fra uavhengige encellede organismer som levde symbiotisk med planter for over en milliard år siden, inneholder de et stort antall gener og produserer et antall proteiner. Det er mye interesse for å bruke plastider som fabrikker for å produsere proteiner som er av farmasøytisk interesse.
De mest kjente plastidene er kloroplastene, som er stedet for fotosyntesen. Andre inkluderer kromoplaster som lagrer pigmenter, for eksempel karotenoider, som er ansvarlige for å fargelegge frukt og blomster. Leucoplasts lagrer stivelse, lipider eller proteiner - alle potensielle matkilder. Lagringsrøtter, som poteter og gulrøtter, kan inneholde leukoplaster fulle av stivelse. Plastide typer kan omvandle og bli andre typer plastider, avhengig av cellens tilstand.
Klorplaster inneholder pigmentet klorofyll, som absorberer lys og gir en grønn farge på bladene. Klorofyll fanger opp energien fra sollys og bruker den til å dele av hydrogen fra oksygenet i vannet. Dette produserer oksygenet som mennesker og dyr puster. Hydrogenet blir innlemmet i karbondioksid fra luften. Denne prosessen med fotosyntese produserer glukose og andre forbindelser planten bruker for metabolisme.
Plantevev kan ha et stort antall plastider i deres cytoplasma; en celle kan ha over 50 av dem. Disse dannes fra inndelingen av eksisterende plastider, og arves bare fra en av foreldrene.
Plastider har en indre dobbeltmembran som skiller dem fra resten av cellen. Innenfor denne membranen er det mange spesialiserte funksjoner, for eksempel en serie tilleggsmembraner og plastomet , eller total DNA fra plastiden. Dette plastid genomet koder for rundt 100 av genene som er nødvendig av plastidet, men resten er kodet av cellekjernen. Dermed er ikke plastidet helt uavhengig av resten av cellen, selv om den deler seg hver for seg.
Det foregår aggressiv forskning for å bruke kloroplastene som en kilde for produksjon for biologiske forbindelser, for eksempel enzymer og antistoffer. Plastid transformasjon har en stor fordel i forhold til tradisjonelle metoder for gentekniske planter, fordi plastidene ikke finnes i pollen i de fleste tilfeller. Dermed skulle de ikke spre seg til naboplanter, og de genmodifiserte plantene ville isoleres. Dette skal bidra til å lindre bekymring for spredning av endrede gener til miljøet.
Å introdusere gener i plastidet er mye mer komplisert enn de tradisjonelle metodene for å introdusere gener i cellekjernen, fordi hver celle kan ha mer enn 1000 plastomer. Hver og en må modifiseres på samme måte for at denne teknikken skal lykkes. Når det er vellykket, kan det innførte genet imidlertid omfatte opptil 25% av alt det cellulære proteinet. I tillegg er planter i stand til å gjøre endringer i proteiner som bakterier ikke kan, noe som gir dem en fordel i forhold til produksjon i bakterielle overuttrykkssystemer.
Flere forskjellige plantearter har fått sine plastider vellykket transformert. Plastid transformasjon av planteembryoer, eller unge celler, oppnås ofte med en partikkelpistol. Denne teknikken belegger gull- eller wolframpartikler med DNA og skyter dem deretter inn i vevet. DNAet som brukes er et plasmid, en sirkulær enhet med DNA som inneholder det ønskede genet. Den vil også inneholde en DNA-sekvens som lar den replikere seg i cellen, og et gen for antibiotikaresistens for å identifisere hvilke celler som er transformert.