$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Chloroplast jest jednym z najważniejszych organelli w roślinach. Jedną z głównych funkcji chloroplastów jest przeprowadzanie fotosyntezy1. Chloroplasty przeprowadzają również wiele innych reakcji biochemicznych w celu produkcji kwasów tłuszczowych, aminokwasów, nukleotydów i licznych metabolitów wtórnych1,2. Do wszystkich tych reakcji chloroplasty wymagają dużej liczby różnych typów białek. Jednak genom chloroplastów zawiera tylko około 100 genów3,4. Dlatego chloroplasty muszą importować większość swoich białek z cytozolu. W rzeczywistości wykazano, że większość białek chloroplastowych została zaimportowana z cytozolu po translacji4,5,6. Komórki roślinne wymagają specyficznych mechanizmów importowania białek z cytozolu do chloroplastów. Jednak, mimo że te mechanizmy importu białek są badane od kilkudziesięciu lat, nadal nie rozumiemy ich w pełni na poziomie molekularnym. W tym miejscu przedstawiamy szczegółową metodę otrzymywania protoplastów i egzogennej ekspresji genów w protoplastach. Metoda ta może być cenna dla szczegółowego wyjaśnienia mechanizmów molekularnych leżących u podstaw importu białek do chloroplastów.
Import białek może być badany przy użyciu wielu różnych podejść. Jedna z tych metod polega na wykorzystaniu systemu importu białek in vitro7,8. Stosując to podejście, prekursory białek ulegające translacji in vitro są inkubowane z oczyszczonymi chloroplastami in vitro, a import białek jest analizowany za pomocą SDS-PAGE, a następnie analizy western blot. Zaletą tego podejścia jest to, że każdy etap importu białka do chloroplastów może być szczegółowo zbadany. W związku z tym metoda ta jest szeroko stosowana do definiowania składników maszynerii molekularnej importu białek oraz do analizy informacji o sekwencji peptydów tranzytowych. Niedawno opracowano inne podejście polegające na wykorzystaniu protoplastów z tkanek liści, które stało się szeroko stosowane do badania importu białek do chloroplastów9,10. Zaletą tego podejścia jest to, że protoplasty zapewniają środowisko komórkowe, które jest bliższe środowisku nienaruszonych komórek niż system in vitro. W ten sposób system protoplastów pozwala nam zająć się wieloma dodatkowymi aspektami tego procesu, takimi jak związane z nim zdarzenia cytozolowe i sposób określania specyficzności sygnałów docelowych. W tym miejscu przedstawiamy szczegółowy protokół wykorzystania protoplastów do badania importu białek do chloroplastów.