Obecne zrozumienie składu i funkcji plastoglobul wynika ze szczegółowych badań proteomicznych i lipidomicznych1,2,3,4,5. Takie badania zostały znacznie wsparte szybką i skuteczną metodą izolacji, która opiera się na ich bardzo niskiej gęstości w celu efektywnej separacji za pomocą gradientów sacharozy. Początkowe metody izolacji plastoglobul uzyskano z takich gatunków jak: buk zwyczajny (Fagus sylvatica), miotła zwyczajna (Sarothamnus scoparius), cebula (Allium), szpinak (Spinacia oleracea), bratek (Viola tricolor), papryka (Capsicum annuum) i groch (Pisum sativum)6,7,8,9,10,11,12,13. Zaktualizowana metoda izolowania plastoglobul chloroplastowych w bardziej wydajny i bardziej wydajny sposób została później przedstawiona przez Ytterberg et al.3,14. Chociaż początkowo stosowaliśmy tę zaktualizowaną metodę do badania plaglobulek chloroplastów liści rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana), z powodzeniem zastosowaliśmy tę zaktualizowaną metodę do zdrowej tkanki liści innych gatunków roślin, zarówno jednoliściennych, jak i dwuliściennych, w tym kukurydzy (Zea mays), pomidora (Solanum lycopersicum), miłosicy (Eragrostis nindensis), fałszywego bromu purpurowego (Brachypodium distachyon) i dzikiego tytoniu (Nicotiana benthamiana; wyniki niepublikowane). Ponadto metoda izolacji została z powodzeniem zaadaptowana do plastoglobulek sinic, w tym Synechocystis sp. PCC 6803 i Anabaena sp. PCC 712015, oraz wysuszonej tkanki liściowej rośliny zmartwychwstania, E. nindensis.
Chloroplastowe globule zdrowej tkanki liścia są fizycznie połączone z błonami tylakoidów16. Pomimo tej fizycznej ciągłości, dwa podprzedziały chloroplastów utrzymują odrębny skład lipidów i białek, chociaż zaproponowano regulowaną wymianę lipidów i białek między tymi dwoma przedziałami2,4,17,18,19. W rzeczywistości niedawno zaproponowano interesujący model hemifuzji dla transportu neutralnych lipidów między chloroplastami a cytozol19. Ze względu na fizyczną ciągłość plastoglobul i tylakoidów, metoda izolacji ze zdrową tkanką liścia rozpoczyna się od pobrania granulowanego surowego preparatu tylakoidów, który jest następnie sonikowany w celu oddzielenia plastoglobul od tylakoidów, co jest przeciwieństwem metod stosowanych do izolowania kropelek lipidów cytozolowych20. Ultrawirowanie na poduszce sacharozowej następnie unosi plastoglobule o niskiej gęstości w górę przez sacharozę, skutecznie oddzielając je od tylakoidów, jąder i innych materiałów o dużej gęstości. W przeciwieństwie do tego, plastoglobule w sinicach, jak również te z wysuszonej tkanki liści, ewidentnie występują in vivo w postaci swobodnie pływającej. W związku z tym ich izolacja polega na bezpośrednim unoszeniu się na gradiencie sacharozy. W artykule przedstawiono metodę izolacji ze zdrowej tkanki liścia, a następnie zademonstrowano dwie odmiany, które można wykorzystać do wyizolowania plastoglobul z wysuszonej tkanki liścia lub kultur sinic, znacznie rozszerzając zakres fizjologiczny i kontekst ewolucyjny, w którym można badać plastoglobule.
Izolowane plastoglobule mogą być następnie używane do dowolnej liczby dalszych analiz w celu zbadania cech molekularnych. Wykorzystaliśmy izolowane plastoglobule z tkanki liścia A. thaliana do obszernej analizy proteomicznej i lipidomicznej w różnych warunkach środowiskowych lub genotypach, wykazując selektywną modyfikację składu białek i lipidów w adaptacji do stresu2,4,21,22. Ponadto przeprowadzono testy kinaz in vitro, które wykazują aktywność transfosforylacji związaną z izolowanymi plastoglobulami22, zbadano stany oligomeryczne składników białkowych za pomocą natywnej elektroforezy żelowej 21, a także przeprowadzono testy golenia proteazy23.
Główną zaletą tej metody jest względna szybkość procedury. Z naszego doświadczenia wynika, że opisane poniżej protokoły można w pełni wykonać w ciągu około 4 godzin. Opisano alternatywną metodę izolowania plastoglobul z tkanki liścia, która pozwala na jednoczesną izolację innych podkompartmentów chloroplastowych24. Ta alternatywna metoda oferuje pewne wyraźne korzyści, gdy konieczne lub pożądane jest porównanie ilościowe z innymi podkompartmentami chloroplastów. Jednak ta alternatywna metoda jest również bardziej żmudna i zapewni znacznie niższą wydajność izolowanych plastoglobul z porównywalnych ilości tkanki liścia. Gdy celem jest ukierunkowane badanie plastoglobulek, przedstawiona tutaj metodologia jest optymalnym wyborem. Niemniej jednak podczas przygotowywania próbki można pobrać całkowitą ilość porcji tylakoidów i surowych liści i zdecydowanie zaleca się to zrobić, aby mieć próbki referencyjne do późniejszego porównania.