Ključna razlika između dinamičke nestabilnosti i treadmilling-a je u tome što se dinamička nestabilnost javlja kada se mikrotubule sastavljaju i rastavljaju na jednom kraju, dok se treadmilling događa kada se jedan kraj polimerizira, a drugi kraj rasklapa.
Mikrotubule su dinamički ćelijski polimeri. Oni reguliraju mnoge ćelijske aktivnosti koje su neophodne za ljudsko tijelo. To su dioba stanica, mitoza, adhezija, usmjerene migracije, ćelijska signalizacija, isporuka vezikula i proteina naprijed-nazad iz plazma membrane, polimerizacija i remodeliranje stanične organizacije i oblika ćelije. 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 trčanje na traci su dva fenomena koja se javljaju u mnogim ćelijskim citoskeletnim filamentima.
Šta je dinamička nestabilnost?
Dinamička nestabilnost omogućava ćelijama da brzo reorganizuju citoskelet kada je to potrebno. Mikrotubule sadrže jedinstvene dinamičke karakteristike. Generalno, podskup mikrotubula brzo raste, dok se drugi smanjuju. Ova kombinacija smanjenja, rasta i brzih prijelaza između dva stanja naziva se dinamička nestabilnost. Dinamičke mikrotubule imaju ograničen životni vijek, tako da su snopovi mikrotubula u procesu rekreacije. Procesi rasta i skupljanja mikrotubula su aktivni procesi i troše energiju. Zbog toga se mikrotubule brže prilagođavaju promjenjivom okruženju. Ovo im takođe omogućava da naprave strukturne aranžmane kao odgovor na potrebe ćelija.
Slika 01: Dinamička nestabilnost
Mikrotubule su izgrađene od proteinskih podjedinica tubulina vezanih za gvanozin trifosfat (GTP), koji je nosilac energije. Ćelije troše energiju za održavanje visoke koncentracije GTP-tubulina za polimerizaciju. Ovaj proces se brzo povezuje sa krajevima mikrotubula i olakšava rast mikrotubula. Nakon ugradnje podjedinica u mikrotubule, GTP se hidrolizira u gvanozin difosfat (GDP), oslobađajući energiju. GDP-tubulin se ne savija prema van dok je zarobljen u mikrotubulama. Mikrotubule rastu dok su krajevi stabilni. Međutim, kada se krajevi počnu razdvajati, dolazi do ekspanzije. Ovo rezultira oslobađanjem energije u podjedinicama tubulina jer se mikrotubule brzo smanjuju.
Šta je traka za trčanje?
Trakanje se javlja u mnogim filamentima ćelijskog citoskeleta, posebno u aktinskim filamentima i mikrotubulama. Ovo se dešava kada dužina jednog filamenta raste dok se drugi kraj smanjuje. Ovo rezultira filamentnim dijelom koji se kreće preko citosola ili sloja. 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 po dodavanju i uklanjanju podjedinica. Plus krajevi sa bržom dinamikom nazivaju se bodljikavi krajevi, a minus krajevi sa sporijom dinamikom nazivaju se šiljasti krajevi. Izduženje aktinskih filamenata se dešava kada se G-aktin (slobodni aktin) veže za ATP. Općenito, pozitivan kraj je povezan s G-aktinom. Vezivanje G-aktina u F-aktin odvija se uz regulaciju kritične koncentracije.
Slika 02: Actin Treadmilling
Kritična koncentracija je koncentracija G-aktina ili mikrotubula koji ostaju u ravnotežnoj stopi bez ikakvog rasta ili skupljanja. Polimerizacija aktina dalje reguliše profilin i kofilin. Profilin je protein koji veže aktin uključen u dinamički promet i rekonstrukciju aktina. Kofilin je familija proteina koji vežu aktin koji je povezan sa brzom depolimerizacijom aktinskih mikrofilamenata. Traka za trčanje mikrotubula nastaje kada se jedan kraj polimerizira dok se drugi rastavlja.
Koje su sličnosti između dinamičke nestabilnosti i trake za trčanje?
- Dinamička nestabilnost i trčanje su ponašanja u citoskeletnim polimerima.
- Nastaju u mikrotubulama.
- Štaviše, oba su povezana sa hidrolizom nukleozid trifosfata.
- Uključeni su u rast i skupljanje filamenata.
- Oba su aktivna procesa.
- Štaviše, potrebna im je energija.
Koja je razlika između dinamičke nestabilnosti i trake za trčanje?
Dinamska nestabilnost se odvija u mikrotubulama i one se sklapaju i rastavljaju na jednom kraju. U međuvremenu, trčanje se dešava u aktinskim filamentima i mikrotubulama. Dakle, ovo je ključna razlika između dinamičke nestabilnosti i trake za trčanje. Štaviše, glavni protein uključen u dinamičku nestabilnost je tubulin, dok je u treadmilingu aktin. Takođe, nukleotidi vezani za GTP uglavnom daju energiju za proces dinamičke nestabilnosti. Dok, ATP daje energiju za trčanje.
Infografika ispod predstavlja razlike između dinamičke nestabilnosti i trkanja u obliku tabele za usporedbu.
Sažetak – Dinamička nestabilnost vs Treadmilling
Dinamska nestabilnost se odvija u mikrotubulama i one se sastavljaju i rastavljaju na jednom kraju. Traka za trčanje se događa u aktinskim filamentima i mikrotubulama. Dinamička nestabilnost omogućava ćelijama da brzo reorganizuju citoskelet kada je to potrebno. Traka za trčanje se javlja u mnogim filamentima ćelijskog citoskeleta. Podskup mikrotubula brzo raste dok se drugi smanjuju; stoga, stanje brzog prelaza postoji tokom dinamičke nestabilnosti. Tokom trkanja, dužina jednog filamenta se izdužuje dok se drugi kraj skuplja. Dakle, ovo rezimira razliku između dinamičke nestabilnosti i treadmillinga.
