Monolignolien kuljetusmekanismit solulimasta apoplastiseen tilaan puutuvissa soluissa

Ligniini on heti selluloosan jälkeen puiden toiseksi yleisin rakenteellinen biomolekyyli. Ligniini on tärkeä biopolymeeri sekä biologisesti että taloudellisesti. Ligniini antaa kasville fysikaalista kestävyyttä, erityisesti vettä kuljettavissa solukoissa, se toimii kasvin puolustuksessa patogeeneja vastaan fysikokemiallisena suojana. Taloudellisesti ligniini on sekä haitallinen että hyödyllinen yhdiste. Paperiteollisuudessa ligniinistä pyritään pääsemään tarkasti eroon, koska hapettuessaan valon vaikutuksesta ligniinin absorbanssi muuttuu, ja kellastaa paperin. Energiatalouden kannalta ligniini on hyvin tärkeä molekyyli. Se sisältää paljon hiiltä ja sen polttaminen tuottaa näin ollen runsaasti energiaa. Ligniinin rakennetta kemiallisesti muokkaamalla siitä voidaan valmistaa monia hyödyllisiä yhdisteitä, kuten ravintolisiä, kuidunlähteitä, polttoainetta ja suoja-aineita. Ligniinin biosynteesin tunteminen on edellytys sen rakenteen muuttamiseen hyötykäyttöön. Paperiteollisuuden kannalta erityisen tärkeää olisi yrittää vähentää ligniinin määrää sellupuussa, näin säästettäisiin rahaa ja ympäristöä huomattavasti, koska kemiallinen ja fysikaalinen ligniinin poistaminen paperimassasta on kallista ja ympäristölle haitallista. Toisaalta energiapuun ligniinikoostumusta kannattaisi pikemminkin lisätä, näin puusta saatavaa energiamäärää voidaan tilavuuteen nähden kasvattaa. Ligniinin biosynteesi jakaantuu karkeasti ottaen kolmeen osaan: 1) ligniinin esiasteiden synteesiin 2) esiasteiden kuljetukseen solulimasta soluseinään 3) ligniinin polymerisaatioon soluseinässä. Ligniinin biosynteesin ensimmäinen ja kolmas vaihe tunnetaan yksityiskohdiltaankin jo sangen hyvin. Sen sijaan toinen vaihe esiasteiden kuljetus on lähes täysin tuntematon. Tämä ei suinkaan tarkoita, että kuljetusvaihe olisi biosynteesin kannalta merkityksetön. Päinvastoin, se on hyvin tärkeä osa synteesiä. Kuljetustapahtuma selvittäminen voi hyvinkin lisätä tietämystämme myös ligniinin biosynteesin säätelystä ja ajoituksesta. Kuljetusmekanismia ei tunneta, mutta sille on esitetty kolme hypoteesi: 1) monolignolien suora diffuusio solukalvon läpi soluseinään, 2) Golgin laite –välitteinen kuljetus 3) ABC-transportterivälitteinen kuljetus. Tämän työn tarkoituksena on tutkia Golgin laitteen ja ABC-transporttereiden osallisuutta monolignolien kuljetukseen. Tässä työssä koniferiinia, mahdollista monolignolin kuljetus- ja varastomuotoa vastaan on valmistettu ja karakterisoitu vasta-aine, anti-koniferiini. Anti-koniferiinia käyttämällä on yritetty selvittää koniferiinin paikallistumista kuusen erilaistumisvaiheessa olevissa putkisoluissa. Koniferiinin sijaintia on myös selvitetty lituruohon juuressa ja kuusen A3/85-solukkoviljelmän soluissa. ABC-transporttereiden osallisuutta monolignolien kuljetukseen on selvitetty inhiboimalla monolignolien kuljetusta kuusen solukkoviljelmän soluissa, jotka ovat saaneet radioaktiivista glukoosia ja seuraamalla kuinka inhibiittori vaikuttaa solujen erittämien radioaktiivisten monolignoleiden eritysnopeuksiin. Anti-koniferiinin havaittiin puhdistettuna tunnistavan sekä koniferiinin että koniferyylialkoholin. Jälkimmäisen tunnistus on kuitenkin heikompaa. Koniferiinin havaittiin paikallistuvan kolmevuotiaitten kuusten varressa puutuvien solujen soluseiniin. Lituruohossa koniferiini paikallistuu juuren huntuun. A3/85-soluissa koniferiini paikallistuu vakuolimaisiin rakenteisiin ja pistemäisiin rakenteisiin solukalvon läheisyydestä. Käytetyistä inhibiittoreista vanadaatin ei havaittu inhiboivan monolignoleiden kuljetusta, se päinvastoin kiihdyttää sitä. Reversin 121:stä saadut tulokset ovat tässä vaiheessa vielä ristiriitaisia