O que são plastídeos?

Os plastídeos são estruturas especializadas nas células vegetais que fabricam e armazenam alimentos e pigmentos para a célula. Acredita-se que tenham evoluído a partir de organismos unicelulares independentes que viveram simbioticamente com plantas há mais de um bilhão de anos atrás, eles contêm um grande número de genes e fabricam uma série de proteínas. Há muito interesse em usar plastídeos como fábricas para produzir proteínas que são de interesse farmacêutico.

Os plastídeos mais conhecidos são os cloroplastos, que são o local da fotossíntese. Outros incluem cromoplastos que armazenam pigmentos, como carotenóides, responsáveis ​​por colorir frutas e flores. Os leucoplastos armazenam amido, lipídios ou proteínas - todas as fontes potenciais de alimentos. As raízes de armazenamento, como batatas e cenouras, podem conter leucoplastos cheios de amido. Os tipos de plastídios podem interconverter, tornando-se outros tipos de plastídeos, dependendo do estado da célula.

Os cloroplastos contêm o pigmento clorofila, que absorve a luz e dá uma cor verde às folhas. A clorofila captura a energia da luz solar e a utiliza para separar o hidrogênio do oxigênio da água. Isso produz o oxigênio que humanos e animais respiram. O hidrogênio é incorporado no dióxido de carbono do ar. Esse processo de fotossíntese produz a glicose e outros compostos que a planta utiliza para o metabolismo.

Os tecidos vegetais podem ter um grande número de plastídeos em seu citoplasma; uma célula pode ter mais de 50 delas. Eles são formados a partir da divisão de plastídios existentes e são herdados apenas de um pai.

Os plastídeos têm uma membrana dupla interna que os separa do resto da célula. Dentro dessa membrana existem muitas características especializadas, como uma série de membranas adicionais e o plastoma , ou DNA total do plastídeo. Esse genoma do plastídeo codifica cerca de 100 dos genes necessários para o plastídeo, mas o restante é codificado pelo núcleo da célula. Assim, o plastídeo não é totalmente independente do resto da célula, mesmo que se divida separadamente.

Há pesquisas agressivas em andamento para utilizar cloroplastos como fonte de produção de compostos biológicos, como enzimas e anticorpos. A transformação de plastídios tem uma grande vantagem sobre os métodos tradicionais de plantas de engenharia genética, porque na maioria dos casos os plastídeos não são encontrados no pólen. Assim, eles não devem se espalhar para as plantas vizinhas, e as plantas geneticamente modificadas seriam isoladas. Isso deve ajudar a aliviar as preocupações sobre a disseminação de genes alterados no meio ambiente.

A introdução de genes no plastídeo é muito mais complicada do que os métodos tradicionais de introdução de genes no núcleo da célula, porque cada célula pode ter mais de 1.000 plastomos. Cada um deve ser modificado da mesma maneira para que essa técnica seja bem-sucedida. Quando bem sucedido, no entanto, o gene introduzido pode compreender até 25% de toda a proteína celular. Além disso, as plantas são capazes de fazer alterações nas proteínas que as bactérias não conseguem, dando-lhes uma vantagem sobre a produção em sistemas de superexpressão bacteriana.

Várias espécies de plantas diferentes tiveram seus plastídeos transformados com sucesso. A transformação plastidial de embriões de plantas, ou células jovens, é freqüentemente obtida com uma pistola de partículas. Essa técnica reveste partículas de ouro ou tungstênio com DNA e as atira no tecido. O DNA usado é um plasmídeo, uma unidade circular de DNA contendo o gene desejado. Ele também conterá uma sequência de DNA que permite a replicação na célula e um gene para resistência a antibióticos para identificar quais células foram transformadas.