Klíčový rozdíl mezi dynamickou nestabilitou a běžeckým frézováním spočívá v tom, že k dynamické nestabilitě dochází, když se mikrotubuly na jednom konci sestavují a rozkládají, zatímco při běhání dochází, když jeden konec polymeruje a druhý se rozkládá.
Mikrotubuly jsou dynamické buněčné polymery. Regulují mnoho buněčných aktivit, které jsou pro lidské tělo nezbytné. Jsou to buněčné dělení, mitóza, adheze, řízená migrace, buněčná signalizace, dodávání vezikul a proteinů tam a zpět z plazmatické membrány, polymerace a přestavba buněčné organizace a tvaru buňky. Cytoskelet obsahuje mikrotubuly, intermediární filamenta a aktinová filamenta. Sami se předělávají nebo reorganizují v reakci na vnější signály, které regulují buněčné aktivity. Dynamická nestabilita a treadmilling jsou dva jevy vyskytující se v mnoha buněčných cytoskeletálních vláknech.
Co je dynamická nestabilita?
Dynamická nestabilita umožňuje buňkám v případě potřeby rychle reorganizovat cytoskelet. Mikrotubuly obsahují jedinečné dynamické vlastnosti. Obecně platí, že podskupina mikrotubulů rychle roste, zatímco jiné se zmenšují. Tato kombinace zmenšování, růstu a rychlých přechodů mezi dvěma stavy se nazývá dynamická nestabilita. Dynamické mikrotubuly mají omezenou životnost, takže svazky mikrotubulů jsou v rekreačním procesu. Procesy růstu a smršťování mikrotubulů jsou aktivní procesy a spotřebovávají energii. Díky tomu se mikrotubuly rychleji přizpůsobují měnícím se prostředím. To jim také umožňuje provádět strukturální uspořádání v reakci na potřeby buněk.
Obrázek 01: Dynamická nestabilita
Mikrotubuly jsou tvořeny proteinovými tubulinovými podjednotkami vázanými na guanosintrifosfát (GTP), který je nosičem energie. Buňky spotřebovávají energii k udržení vysoké koncentrace GTP-tubulinu pro polymeraci. Tento proces je rychle spojen s konci mikrotubulů a usnadňuje růst mikrotubulů. Po začlenění podjednotek do mikrotubulů se GTP hydrolyzuje na guanosindifosfát (GDP), přičemž se uvolňuje energie. GDP-tubulin se nekroutí směrem ven, když je zachycen v mikrotubulech. Mikrotubuly rostou, zatímco konce jsou stabilní. Když se však konce začnou oddělovat, dojde k expanzi. To má za následek uvolnění energie v tubulinových podjednotkách, protože mikrotubuly se rychle zmenšují.
Co je to běžecký pás?
Treadmilling se vyskytuje v mnoha filamentech buněčného cytoskeletu, zejména v aktinových filamentech a mikrotubulech. K tomu dochází, když délka jednoho vlákna roste, zatímco druhý konec se zmenšuje. To má za následek úsek vlákna, který se pohybuje napříč cytosolem nebo vrstvou. To je také způsobeno neustálým odstraňováním proteinových podjednotek z vláken na jednom konci, zatímco proteinové podjednotky jsou přidávány z druhého konce. Dva konce aktinového vlákna se liší přidáním a odstraněním podjednotek. Kladné konce s rychlejší dynamikou se nazývají ostnaté konce a záporné konce s pomalejší dynamikou se nazývají špičaté konce. K prodloužení aktinových filament dochází, když se G-aktin (volný aktin) váže na ATP. Obecně je pozitivní konec spojen s G-aktinem. Vazba G-aktinu na F-aktin probíhá regulací kritické koncentrace.
Obrázek 02: Actin Treadmilling
Kritická koncentrace je koncentrace G-aktinu nebo mikrotubulů, které zůstávají v rovnovážné míře bez jakéhokoli růstu nebo smršťování. Polymerizace aktinu dále reguluje profilin a kofilin. Profilin je protein vázající aktin zapojený do dynamického obratu a rekonstrukce aktinu. Cofilin je aktin vázající rodina proteinů spojených s rychlou depolymerizací aktinových mikrofilament. K běžeckému frézování mikrotubulů dochází, když jeden konec polymeruje, zatímco druhý se rozebírá.
Jaké jsou podobnosti mezi dynamickou nestabilitou a běžeckým pásem?
- Dynamická nestabilita a běhoun jsou chování cytoskeletálních polymerů.
- Vyskytují se v mikrotubulech.
- Obojí je navíc spojeno s hydrolýzou nukleosidtrifosfátu.
- Podílejí se na růstu a smršťování vláken.
- Oba jsou aktivní procesy.
- Navíc vyžadují energii.
Jaký je rozdíl mezi dynamickou nestabilitou a běžeckým pásem?
V mikrotubulech dochází k dynamické nestabilitě a ty se na jednom konci skládají a rozebírají. Mezitím dochází k běhání v aktinových vláknech a mikrotubulech. To je tedy klíčový rozdíl mezi dynamickou nestabilitou a běžeckým pásem. Kromě toho je hlavním proteinem podílejícím se na dynamické nestabilitě tubulin, zatímco při běhání je to aktin. Také nukleotidy vázané na GTP poskytují hlavně energii pro proces dynamické nestability. Kdežto ATP poskytuje energii pro běžecký pás.
Níže uvedená infografika představuje rozdíly mezi dynamickou nestabilitou a běžeckým pásem v tabulkové formě pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Dynamická nestabilita vs běhací pás
Dynamická nestabilita probíhá v mikrotubulech a ty se na jednom konci skládají a rozkládají. Treadmilling se vyskytuje v aktinových filamentech a mikrotubulech. Dynamická nestabilita umožňuje buňkám v případě potřeby rychle reorganizovat cytoskelet. Treadmilling se vyskytuje v mnoha buněčných vláknech cytoskeletu. Podskupina mikrotubulů rychle roste, zatímco jiné se zmenšují; proto během dynamické nestability existuje rychlý přechodový stav. Během běžeckého frézování se délka jednoho vlákna prodlužuje, zatímco druhý konec se smršťuje. Toto shrnuje rozdíl mezi dynamickou nestabilitou a běžeckým pásem.
