Una planta transplastómica es una planta genéticamente modificada en la que los genes se inactivan, se modifican o se insertan nuevos genes extraños en el ADN de plástidos como el cloroplasto en lugar de ADN nuclear.
Actualmente, la mayoría de las plantas transplastómicas son el resultado de la manipulación de los cloroplastos debido a la mala expresión en otros plástidos . [1] Sin embargo, la técnica se ha aplicado con éxito a los cromoplastos de los tomates . [2]
Se cree que los cloroplastos en las plantas se originaron a partir de un evento de engullimiento de una bacteria fotosintética ( ancestro cianobacteriano ) por un eucariota. [3] Hay muchas ventajas en la manipulación del ADN del cloroplasto debido a su origen bacteriano. Por ejemplo, la capacidad de introducir múltiples genes (operones) en un solo paso en lugar de muchos pasos y la expresión simultánea de muchos genes con su sistema de expresión génica bacteriana. [4] Otras ventajas incluyen la capacidad de obtener productos orgánicos como proteínas en una alta concentración y el hecho de que la producción de estos productos no se verá afectada por la regulación epigenética . [5]
La razón de la síntesis de productos en altas concentraciones es que una sola célula vegetal puede transportar potencialmente hasta 100 cloroplastos. Si todos estos plástidos se transforman, todos ellos pueden expresar los genes foráneos introducidos. [1] Esto puede ser ventajoso en comparación con la transformación del núcleo, porque el núcleo normalmente contiene solo una o dos copias del gen . [1]
Las ventajas proporcionadas por la manipulación del ADN del cloroplasto han despertado un interés creciente en este campo de investigación y desarrollo, particularmente en aplicaciones agrícolas y farmacéuticas. [5] Sin embargo, existen algunas limitaciones en la manipulación del ADN del cloroplasto, como la incapacidad de manipular el material de ADN de cultivos de cereales y la expresión deficiente de ADN extraño en plástidos no verdes, como se mencionó anteriormente. [5] Además, la falta de capacidad de modificación postraduccional , como la glicosilación en plástidos, puede dificultar la expresión de algunas proteínas relacionadas con humanos. [6] Sin embargo, se ha avanzado mucho en la transplastómica de plantas, por ejemplo, la producción de vacunas comestibles paraTétanos mediante el uso de una planta de tabaco transplastómica . [7]
El primer requisito para la generación de plantas transplastómicas es tener una construcción génica adecuada que pueda introducirse en un plástido como un cloroplasto en forma de vector de plásmido de E. coli . [8] Hay varias características clave de un casete de gen adecuado que incluyen, entre otras, ( 1 ) marcador seleccionable ( 2 ) secuencias flanqueantes ( 3 ) gen de interés ( 4 ) secuencias de promotor ( 5 ) 5' UTR ( 6 ) 3' UTR ( 7 ) elementos intercistrónicos . [9]El marcador seleccionable normalmente tiende a ser un gen resistente a los antibióticos, lo que daría a la célula vegetal la capacidad de tolerar el cultivo en placas de agar que contienen antibióticos. [5] Las secuencias flanqueantes son cruciales para la introducción de la construcción del gen en puntos predeterminados precisos del genoma del plástido a través de la recombinación homóloga . [4] El gen de interés introducido tiene muchas aplicaciones diferentes y puede variar desde genes de resistencia a plagas hasta la producción de antígenos de vacunas. [4] Los elementos intercistrónicos (IEE) son importantes para facilitar altos niveles de expresión génica si se introducen múltiples genes en forma de operón . [4]Finalmente, la UTR 5' y la UTR 3' potencian la unión ribosómica y aumentan la estabilidad de la transcripción, respectivamente. [4]