Vad är Plastider?
Plastider är specialiserade strukturer inom växtceller som tillverkar och lagrar mat och pigment för cellen. Tänkt att ha utvecklats från oberoende enhetsceller som levde symbiotiskt med växter för över en miljard år sedan, de innehåller ett stort antal gener och tillverkar ett antal proteiner. Det finns mycket intresse för att använda plastider som fabriker för att producera proteiner som är av farmaceutiskt intresse.
De mest kända plastiderna är kloroplasterna, som är platsen för fotosyntes. Andra inkluderar kromoplaster som lagrar pigment, till exempel karotenoider, som ansvarar för färgning av frukt och blommor. Leucoplasts lagrar stärkelse, lipider eller proteiner - alla potentiella matkällor. Lagringsrötter, som potatis och morötter, kan innehålla leukoplaster fulla av stärkelse. Plastidtyper kan omvandlas och bli andra typer av plastider beroende på cellens tillstånd.
Klorplaster innehåller pigmentet klorofyll, som absorberar ljus och ger en grön färg på bladen. Klorofyll fångar upp energin från solljus och använder den för att dela upp väte från syre i vatten. Detta producerar syre som människor och djur andas in. Vätet införlivas i koldioxid från luften. Denna process med fotosyntes producerar glukos och andra föreningar som växten använder för metabolism.
Växtvävnader kan ha ett stort antal plastider i sin cytoplasma; en cell kan ha över 50 av dem. Dessa bildas från uppdelningen av befintliga plastider och ärvs endast från en förälder.
Plastider har ett inre dubbelt membran som skiljer dem från resten av cellen. Inom detta membran finns en hel del specialiserade särdrag, såsom en serie ytterligare membran och plastomen , eller totalt DNA från plastiden. Detta plastidgenom kodar cirka 100 av generna som behövs av plastiden, men resten kodas av cellens kärna. Således är plastiden inte helt oberoende av resten av cellen, även om den delar sig separat.
Det pågår aggressiv forskning för att använda kloroplaster som produktionskälla för biologiska föreningar, såsom enzymer och antikroppar. Plastidomvandling har en stor fördel jämfört med traditionella metoder för gentekniska växter, eftersom plastiderna inte finns i pollen i de flesta fall. Således skulle de inte sprida sig till angränsande växter, och de genetiskt modifierade växterna skulle isoleras. Detta skulle hjälpa till att lindra oro över spridningen av förändrade gener till miljön.
Att införa gener i plastiden är mycket mer komplicerat än de traditionella metoderna för att införa gener i cellens kärna, eftersom varje cell kan ha mer än 1 000 plastomer. Var och en måste modifieras på samma sätt för att denna teknik ska bli framgångsrik. När den är framgångsrik kan emellertid den introducerade genen utgöra upp till 25% av allt det cellulära proteinet. Dessutom kan växter göra förändringar av proteiner som bakterier inte kan, vilket ger dem en fördel jämfört med produktion i bakteriella överuttryckssystem.
Flera olika växtarter har förvandlat sina plastider framgångsrikt. Plastid transformation av växtembryon, eller unga celler, uppnås ofta med en partikelpistol. Denna teknik täcker guld- eller volframpartiklar med DNA och skjuter dem sedan in i vävnaden. Det använda DNA är en plasmid, en cirkulär enhet DNA innehållande den önskade genen. Den kommer också att innehålla en DNA-sekvens som gör att den kan replikeras i cellen och en gen för antibiotikaresistens för att identifiera vilka celler som har transformerats.