Ligninoppbygging

Ligninoppbygging er prosessen der lignin dannes og polymeriseres i planteceller, primært i sekundære cellevegger. Lignin er et komplekst fenolisk polymer som gir strukturell styrke, mekanisk motstand og hjelp i vanntransport. De viktigste byggesteinene er monolignoler som vanligvis betegnes som guaiacyl (G), syringyl (S) og hydroksyphenyl (H) enheter; sammensetningen varierer mellom arter og vevstyper.

I biosyntesen av lignin følger byggesteinene fenylpropanoidstien. Generelt starter prosessen med aminosyren fenylalanin som omdannes til cinnaminsyre av enzymet fenylalanin-ammoniak-lyase (PAL), videre til p-coumarinsyre via C4H, og aktiveres til CoA-estere av 4-coumarate-CoA ligase (4CL). Deretter følger en rekke enzymatiske trinn (for eksempel HCT, C3'H, COMT, CCoAOMT, CCR og CAD) som fører til monolignoler. Monolignoler transporteres til celleveggens apoplast og undergår radikal-kobling katalysert av peroksidases og/eller lakkaser, og danner ligninnettet med bindinger som β-O-4, β-5 og β-β.

Ligninens sammensetning varierer mellom plantegrupper. Gygnospermer har hovedsakelig G-enheter, mens de fleste angiospermer inneholder både G- og S-enheter, og i noen tilfeller H-enheter. Regulering av ligninbiosyntesen skjer via transkripsjonsfaktorer fra NAC- og MYB-familiene, og påvirkes av utviklingsstadium, hormoner og miljøforhold som stress og lys.

Lignin spiller en sentral rolle i plantevekst ved å styrke cellevegger og støtte vanntransport i xylem. Samtidig bidrar lignin til biomasseens recalcitrans, noe som utfordrer nedbrytning i bioprocessering. Derfor studeres modifikasjon av ligninmengde og -sammensetning for å forbedre prosesserbarhet i landbruk og industriproduksjon, med hensyn til mulige konsekvenser for plantehelse og økologi.