Основной проблемой, осложняющей использование растительных клеток для производства полезных соединений, является поиск простых способов извлечения синтезированных метаболитов, поскольку они обычно накапливаются в вакуолях, а не выделяются в питательную среду (табл.).
|
Внутриклеточные метаболиты |
Синтез |
Накопление |
|
АЛКАЛОИДЫ |
Пластиды, цитоплазма |
Вакуоль, хлоропласты, свободное пространство |
|
ТЕРПЕНОИДЫ |
|
|
|
Монотсриены |
Лейкопласты |
Свободное пространство |
|
Тритерпены |
Хлоропласты, лейкопласты |
Вакуоль, цитоплазма, свободное пространство |
|
ФЕНОЛЫ |
|
|
|
Флавоноиды |
Пластиды (хлоропласты, хромопласты) |
Свободное пространство, вакуоли, хлоропласты |
|
Танины |
Вакуоль, пластиды |
Вакуоль, свободное пространство, ЭПР |
|
Кумарины |
Вакуоль, хлоропласты, ЭПР |
Вакуоль |
|
Оксикоричные кислоты |
ЭПР, хлоропласты, митохондрии |
Вакуоль, свободное пространство, хлоропласты |
|
ЦИАНОГЕННЫЕ гликозиды |
ЭПР |
Вакуоль |
|
ГЛКЖОЗИНОЛАТЫ |
ЭПР |
Вакуоль |
|
БЕТАИНЫ |
Предположительно |
Вакуоль |
Важная характеристика клеток популяции — их стабильность в отношении синтеза, транспорта и депонирования нужных метаболитов. Стабильность может сохраняться в течение всего времени существования популяции, как, например, синтез стероидных гликозидов в культуре клеток диоскореи дельтовидной. Возможно постепенное (на протяжении нескольких лет) увеличение числа клеток со сниженным синтезом метаболитов. И наконец, в случае полной нестабильности популяций ее клетки очень быстро теряют способность к синтезу вторичных метаболитов, чаще всего в связи с прекращением экспрессии соответствующих генов в условиях in vitro.
Дело в том, что в растительном организме синтез метаболитов, их транспорт и отложение в запас находятся под контролем развития и часто разведены во времени и пространстве. Клетка вне организма обычно не транспортирует метаболиты в соседние клетки или питательную среду. Чаще всего клетки, продуцирующие метаболиты, выращивают методом глубинного культивирования в биореакторах различного типа.