Ключевое различие между динамической нестабильностью и беговой дорожкой заключается в том, что динамическая нестабильность возникает, когда микротрубочки собираются и разбираются на одном конце, в то время как беговая дорожка возникает, когда один конец полимеризуется, а другой конец разбирается.
Микротрубочки представляют собой динамичные клеточные полимеры. Они регулируют многие клеточные активности, необходимые для человеческого организма. Это клеточное деление, митоз, адгезия, направленная миграция, клеточная передача сигналов, доставка везикул и белков от плазматической мембраны и обратно, полимеризация и ремоделирование клеточной организации и формы клеток. Цитоскелет состоит из микротрубочек, промежуточных филаментов и актиновых филаментов. Они перестраивают или реорганизуют себя в ответ на внешние сигналы, регулирующие деятельность клеток. Динамическая нестабильность и беговая дорожка - два явления, происходящие во многих клеточных филаментах цитоскелета.
Что такое динамическая нестабильность?
Динамическая нестабильность позволяет клеткам быстро реорганизовывать цитоскелет, когда это необходимо. Микротрубочки обладают уникальными динамическими свойствами. Как правило, подмножество микротрубочек быстро растет, в то время как другие сжимаются. Эта комбинация сжатия, роста и быстрых переходов между двумя состояниями называется динамической нестабильностью. Динамические микротрубочки имеют ограниченный срок жизни, поэтому пучки микротрубочек находятся в процессе воссоздания. Процессы роста и сморщивания микротрубочек являются активными процессами и потребляют энергию. Это заставляет микротрубочки быстрее адаптироваться к изменяющимся условиям. Это также позволяет им создавать структурные механизмы в ответ на клеточные потребности.
Рисунок 01: Динамическая нестабильность
Микротрубочки построены из белковых субъединиц тубулина, связанных с гуанозинтрифосфатом (ГТФ), который является переносчиком энергии. Клетки потребляют энергию для поддержания высокой концентрации GTP-тубулина для полимеризации. Этот процесс быстро связывается с концами микротрубочек и способствует росту микротрубочек. После включения субъединиц в микротрубочки ГТФ гидролизуется до гуанозиндифосфата (ГДФ) с выделением энергии. GDP-тубулин не скручивается наружу, будучи запертым в микротрубочках. Микротрубочки растут, пока концы стабильны. Однако когда концы начинают расходиться, происходит расширение. Это приводит к высвобождению энергии в субъединицах тубулина, поскольку микротрубочки быстро сжимаются.
Что такое беговая дорожка?
Treadmilling происходит во многих клеточных филаментах цитоскелета, особенно в актиновых филаментах и микротрубочках. Это происходит, когда длина одной нити увеличивается, а другой конец сжимается. В результате образуется участок филамента, который перемещается по цитозолю или слою. Это также происходит из-за постоянного удаления белковых субъединиц из филаментов на одном конце, в то время как белковые субъединицы добавляются с другого конца. Два конца актиновой нити отличаются добавлением и удалением субъединиц. Плюсовые концы с более быстрой динамикой называются колючими концами, а минусовые концы с более медленной динамикой называются заостренными концами. Удлинение актиновых филаментов происходит, когда G-актин (свободный актин) связывается с АТФ. Как правило, положительный конец связан с G-актином. Связывание G-актина с F-актином происходит с регулированием критической концентрации.
Рисунок 02: Актиновая беговая дорожка
Критическая концентрация – это концентрация G-актина или микротрубочек, которая остается равновесной без какого-либо роста или сокращения. Полимеризация актина дополнительно регулирует профилин и кофилин. Профилин представляет собой актин-связывающий белок, участвующий в динамическом обороте и реконструкции актина. Кофилин представляет собой актин-связывающее семейство белков, связанных с быстрой деполимеризацией актиновых микрофиламентов. Беговая дорожка микротрубочек происходит, когда один конец полимеризуется, а другой разбирается.
Каковы сходства между динамической нестабильностью и беговой дорожкой?
- Динамическая нестабильность и беговая дорожка – это особенности поведения цитоскелетных полимеров.
- Они встречаются в микротрубочках.
- Более того, оба связаны с гидролизом нуклеозидтрифосфата.
- Они участвуют в росте и сокращении филаментов.
- Оба являются активными процессами.
- Кроме того, они требуют энергии.
В чем разница между динамической нестабильностью и беговой дорожкой?
В микротрубочках происходит динамическая нестабильность, и они собираются и разбираются на одном конце. Между тем беговая дорожка происходит в актиновых филаментах и микротрубочках. Таким образом, в этом ключевое отличие динамической нестабильности от беговой дорожки. Более того, основным белком, участвующим в динамической нестабильности, является тубулин, а в беговой дорожке - актин. Кроме того, нуклеотиды, связанные с GTP, в основном обеспечивают энергию для процесса динамической нестабильности. В то время как АТФ обеспечивает энергию для беговой дорожки.
Приведенная ниже инфографика представляет различия между динамической нестабильностью и беговой дорожкой в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Динамическая нестабильность по сравнению с беговой дорожкой
Динамическая нестабильность имеет место в микротрубочках, и они собираются и разбираются на одном конце. Беговая дорожка происходит в актиновых филаментах и микротрубочках. Динамическая нестабильность позволяет клеткам быстро реорганизовывать цитоскелет, когда это необходимо. Беговая дорожка происходит во многих клеточных филаментах цитоскелета. Подмножество микротрубочек быстро растет, в то время как другие сжимаются; поэтому во время динамической нестабильности существует быстрое переходное состояние. Во время беговой дорожки длина одной нити удлиняется, а другой конец сжимается. Итак, это резюмирует разницу между динамической нестабильностью и беговой дорожкой.
