Ključna razlika između dinamičke nestabilnosti i treadmillinga je u tome što se dinamička nestabilnost javlja kada se mikrotubule skupljaju i rastavljaju na jednom kraju, dok se treadmilling događa kada se jedan kraj polimerizira, a drugi kraj rastavlja.
Mikrotubule su dinamički stanični polimeri. Oni reguliraju mnoge stanične aktivnosti koje su bitne za ljudsko tijelo. To su stanična dioba, mitoza, adhezija, usmjerene migracije, stanična signalizacija, isporuka vezikula i proteina naprijed-natrag iz plazma membrane, polimerizacija i remodeliranje stanične organizacije i oblika stanice. Citoskelet se sastoji od mikrotubula, intermedijarnih filamenata i aktinskih filamenata. Oni se prepravljaju ili reorganiziraju kao odgovor na vanjske signale koji reguliraju aktivnosti stanica. Dinamička nestabilnost i treadmilling dva su fenomena koji se javljaju u mnogim staničnim filamentima citoskeleta.
Što je dinamička nestabilnost?
Dinamička nestabilnost omogućuje stanicama brzu reorganizaciju citoskeleta kada je to potrebno. Mikrotubule sadrže jedinstvene dinamičke karakteristike. Općenito, podskup mikrotubula brzo raste dok se drugi smanjuju. Ova kombinacija smanjivanja, rasta i brzih prijelaza između dva stanja naziva se dinamička nestabilnost. Dinamički mikrotubuli imaju ograničen životni vijek, tako da su snopovi mikrotubula u procesu rekreacije. Procesi rasta i skupljanja mikrotubula aktivni su procesi i troše energiju. Zbog toga se mikrotubule brže prilagođavaju promjenjivim okruženjima. To im također omogućuje da naprave strukturne aranžmane kao odgovor na stanične potrebe.
Slika 01: Dinamička nestabilnost
Mikrotubuli su izgrađeni od proteinskih podjedinica tubulina vezanih za gvanozin trifosfat (GTP), koji je prijenosnik energije. Stanice troše energiju za održavanje visoke koncentracije GTP-tubulina za polimerizaciju. Ovaj proces se brzo povezuje s krajevima mikrotubula i olakšava rast mikrotubula. Nakon ugradnje podjedinica u mikrotubule, GTP hidrolizira u gvanozin difosfat (GDP), oslobađajući energiju. GDP-tubulin se ne uvija prema van dok je zarobljen u mikrotubulima. Mikrotubule rastu dok su krajevi stabilni. Međutim, kada se krajevi počnu odvajati, dolazi do širenja. To rezultira oslobađanjem energije u podjedinicama tubulina dok se mikrotubule brzo skupljaju.
Što je trčanje na traci?
Treadmilling se javlja u mnogim filamentima staničnog citoskeleta, posebno u filamentima aktina i mikrotubulima. To se događa kada duljina jedne niti raste dok se drugi kraj smanjuje. To rezultira dijelom filamenta koji se kreće preko citosola ili stratuma. To je također zbog stalnog uklanjanja proteinskih podjedinica iz filamenata na jednom kraju, dok se proteinske podjedinice dodaju s drugog kraja. Dva kraja aktinskog filamenta razlikuju se u dodavanju i uklanjanju podjedinica. Plus krajevi s bržom dinamikom nazivaju se bodljikavi krajevi, a minus krajevi sa sporijom dinamikom nazivaju se šiljasti krajevi. Produljenje aktinskih filamenata događa se kada se G-aktin (slobodni aktin) veže za ATP. Općenito, pozitivni kraj je povezan s G-aktinom. Vezanje G-aktina u F-aktin odvija se uz regulaciju kritične koncentracije.
Slika 02: Actin trčanje na traci
Kritična koncentracija je koncentracija G-aktina ili mikrotubula koji ostaju ravnotežnom brzinom bez ikakvog rasta ili skupljanja. Polimerizacija aktina dodatno regulira profilin i kofilin. Profilin je protein koji veže aktin i uključen je u dinamički promet i rekonstrukciju aktina. Kofilin je obitelj proteina koja veže aktin povezana s brzom depolimerizacijom aktinskih mikrofilamenata. Do trzanja mikrotubula dolazi kada jedan kraj polimerizira, dok se drugi rastavlja.
Koje su sličnosti između dinamičke nestabilnosti i trčanja na traci?
- Dinamička nestabilnost i pokretljivost su ponašanja u citoskeletnim polimerima.
- Pojavljuju se u mikrotubulima.
- Štoviše, oba su povezana s hidrolizom nukleozid trifosfata.
- Uključeni su u rast i skupljanje filamenata.
- Oba su aktivna procesa.
- Štoviše, potrebna im je energija.
Koja je razlika između dinamičke nestabilnosti i trčanja na traci?
Dinamička nestabilnost odvija se u mikrotubulima i oni se sastavljaju i rastavljaju na jednom kraju. U međuvremenu, trčanje se događa u aktin filamentima i mikrotubulima. Dakle, ovo je ključna razlika između dinamičke nestabilnosti i trčanja na traci. Štoviše, glavni protein uključen u dinamičku nestabilnost je tubulin, dok je kod trčanja aktin. Također, GTP-vezani nukleotidi uglavnom daju energiju za proces dinamičke nestabilnosti. Budući da ATP osigurava energiju za trčanje na traci.
Infografika u nastavku predstavlja razlike između dinamičke nestabilnosti i trčanja u obliku tablice za usporedbu.
Sažetak – Dinamička nestabilnost u odnosu na trčanje na traci
Dinamička nestabilnost odvija se u mikrotubulima i oni se sastavljaju i rastavljaju na jednom kraju. Treadmilling se javlja u aktin filamentima i mikrotubulima. Dinamička nestabilnost omogućuje stanicama brzu reorganizaciju citoskeleta kada je to potrebno. Treadmilling se javlja u mnogim filamentima staničnog citoskeleta. Podskup mikrotubula brzo raste dok se drugi smanjuju; dakle, brzo prijelazno stanje postoji tijekom dinamičke nestabilnosti. Tijekom trčanja duljina jedne niti se izdužuje, dok se drugi kraj smanjuje. Dakle, ovo sažima razliku između dinamičke nestabilnosti i trčanja na traci.
