Plastidit ovat kasvisolujen erikoisrakenteita, jotka valmistavat ja varastoivat ruokaa ja pigmenttejä solulle. Luultiin, että ne ovat kehittyneet itsenäisistä yksisoluisista organismeista, jotka elivät symbioottisesti kasvien kanssa yli miljardi vuotta sitten, ne sisältävät suuren määrän geenejä ja tuottavat useita proteiineja. On paljon kiinnostusta käyttää plastideja tehtaina farmaseuttisesti kiinnostavien proteiinien tuottamiseksi.
Tunnetuimmat plastidit ovat kloroplastit, jotka ovat fotosynteesin paikka. Toiset sisältävät kromoplasteja, jotka varastoivat pigmenttejä, kuten karotenoideja, jotka vastaavat hedelmien ja kukkien värjäyksestä. Leukoplastit varastoivat tärkkelystä, lipidejä tai proteiineja – kaikki mahdolliset elintarvikkeiden lähteet. Säilytysjuuret, kuten perunat ja porkkanat, voivat sisältää leukoplasteja, jotka ovat täynnä tärkkelystä. Plastidityypit voivat muuttua keskenään ja tulla muuntyyppisiksi plastideiksi solun tilasta riippuen.
Kloroplastit sisältävät klorofyllipigmenttiä, joka absorboi valoa ja antaa lehdille vihreän värin. Klorofylli kerää auringonvalon energian ja käyttää sitä erottamaan vedyn vedessä olevasta hapesta. Tämä tuottaa happea, jota ihmiset ja eläimet hengittävät. Vety liitetään hiilidioksidiin ilmasta. Tämä fotosynteesiprosessi tuottaa glukoosia ja muita yhdisteitä, joita kasvi käyttää aineenvaihduntaan.
Kasvikudosten sytoplasmassa voi olla suuri määrä plastideja; Yhdessä solussa voi olla yli 50 niitä. Nämä muodostuvat olemassa olevien plastidien jakautumisesta, ja ne peritään vain yhdeltä vanhemmalta.
Plastideissa on sisäinen kaksoiskalvo, joka erottaa ne muusta solusta. Tämän kalvon sisällä on paljon erikoisominaisuuksia, kuten sarja lisäkalvoja ja plastomi tai plastidin kokonais -DNA. Tämä plastidin genomi koodaa noin 100 plastidin tarvitsemasta geenistä, mutta loput koodataan solun ytimessä. Siten plastidi ei ole täysin riippumaton muusta solusta, vaikka se jakautuu erikseen.
Käynnissä on aggressiivista tutkimusta kloroplastien hyödyntämiseksi biologisten yhdisteiden, kuten entsyymien ja vasta -aineiden, tuotantolähteenä. Plastidien muunnoksella on suuri etu verrattuna perinteisiin geenitekniikan menetelmiin, koska plastideja ei useimmissa tapauksissa esiinny siitepölyssä. Siksi niiden ei pitäisi levitä naapurikasveihin, ja geneettisesti muunnetut kasvit eristettäisiin. Tämän pitäisi auttaa lievittämään huolia muuttuneiden geenien leviämisestä ympäristöön.
Geenien lisääminen plastidiin on paljon monimutkaisempi kuin perinteiset menetelmät geenien tuomiseksi solun ytimeen, koska jokaisessa solussa voi olla yli 1,000 plastomia. Jokaista on muokattava samalla tavalla, jotta tämä tekniikka onnistuisi. Onnistuneena viety geeni voi kuitenkin muodostaa jopa 25% kaikista soluproteiineista. Lisäksi kasvit voivat tehdä muutoksia proteiineihin, joita bakteerit eivät voi antaa, mikä antaa niille edun verrattuna bakteerien yliekspressiojärjestelmien tuotantoon.
Useiden eri kasvilajien plastidit on muunnettu onnistuneesti. Kasvien alkioiden tai nuorten solujen plastidimuutos saavutetaan usein hiukkaspistoolilla. Tämä tekniikka päällystää kulta- tai volframihiukkaset DNA: lla ja ampuu ne sitten kudokseen. Käytetty DNA on plasmidi, pyöreä DNA -yksikkö, joka sisältää halutun geenin. Se sisältää myös DNA -sekvenssin, jonka avulla se voi replikoitua solussa, ja antibioottiresistenssigeenin, joka tunnistaa, mitkä solut on transformoitu.