Kluczowa różnica między niestabilnością dynamiczną a bieżnią polega na tym, że niestabilność dynamiczna występuje, gdy mikrotubule łączą się i rozchodzą na jednym końcu, podczas gdy bieżnia występuje, gdy jeden koniec się polimeryzuje, a drugi koniec się rozpada.
Mikrotubule to dynamiczne polimery komórkowe. Regulują wiele czynności komórkowych, które są niezbędne dla ludzkiego organizmu. Są to podział komórek, mitoza, adhezja, ukierunkowane migracje, sygnalizacja komórkowa, dostarczanie pęcherzyków i białek tam iz powrotem z błony komórkowej, polimeryzacja i przebudowa organizacji komórkowej i kształtu komórki. Cytoszkielet zawiera mikrotubule, filamenty pośrednie i filamenty aktynowe. Przebudowują się lub reorganizują w odpowiedzi na zewnętrzne sygnały regulujące aktywność komórek. Niestabilność dynamiczna i bieżnia to dwa zjawiska występujące w wielu komórkowych włóknach cytoszkieletu.
Co to jest niestabilność dynamiczna?
Dynamiczna niestabilność umożliwia komórkom szybką reorganizację cytoszkieletu w razie potrzeby. Mikrotubule zawierają unikalne cechy dynamiczne. Ogólnie rzecz biorąc, podzbiór mikrotubul szybko rośnie, podczas gdy inne kurczą się. Ta kombinacja kurczenia się, wzrostu i szybkich przejść między dwoma stanami nazywana jest dynamiczną niestabilnością. Dynamiczne mikrotubule mają ograniczoną żywotność, więc wiązki mikrotubul są w procesie odtwarzania. Procesy wzrostu i kurczenia się mikrotubul są procesami aktywnymi i zużywają energię. To sprawia, że mikrotubule szybciej przystosowują się do zmieniającego się środowiska. Pozwala im to również na dokonywanie aranżacji strukturalnych w odpowiedzi na potrzeby komórkowe.
Rysunek 01: Dynamiczna niestabilność
Mikrotubule zbudowane są z podjednostek tubulin białkowych związanych z trifosforanem guanozyny (GTP), który jest nośnikiem energii. Komórki zużywają energię, aby utrzymać wysokie stężenie tubuliny GTP do polimeryzacji. Proces ten szybko wiąże się z końcami mikrotubul i ułatwia wzrost mikrotubul. Po włączeniu podjednostek do mikrotubul GTP hydrolizuje do difosforanu guanozyny (GDP), uwalniając energię. GDP-tubulina nie zwija się na zewnątrz, gdy jest uwięziona w mikrotubulach. Mikrotubule rosną, a końce są stabilne. Jednak gdy końce zaczynają się rozdzielać, następuje ekspansja. Powoduje to uwolnienie energii w podjednostkach tubuliny, ponieważ mikrotubule szybko się kurczą.
Co to jest bieżnia?
Bieżniarstwo występuje w wielu komórkowych włóknach cytoszkieletu, zwłaszcza we włóknach aktynowych i mikrotubulach. Dzieje się tak, gdy długość jednego włókna rośnie, podczas gdy drugi koniec się kurczy. Skutkuje to sekcją włókna, która porusza się po cytozolu lub warstwie. Wynika to również z ciągłego usuwania podjednostek białkowych z włókien na jednym końcu, podczas gdy podjednostki białkowe są dodawane z drugiego końca. Dwa końce filamentu aktynowego różnią się dodawaniem i usuwaniem podjednostek. Plusy z większą dynamiką nazywane są zadziorami, a minusy z wolniejszą dynamiką nazywane są spiczastymi końcami. Wydłużenie filamentów aktynowych ma miejsce, gdy G-aktyna (wolna aktyna) wiąże się z ATP. Ogólnie rzecz biorąc, pozytywny koniec jest związany z G-aktyną. Wiązanie G-aktyny do F-aktyny odbywa się z regulacją stężenia krytycznego.
Rysunek 02: Bieżnia Actin
Krytyczne stężenie to stężenie G-aktyny lub mikrotubul, które pozostają w równowadze bez wzrostu lub kurczenia się. Polimeryzacja aktyny dodatkowo reguluje profilinę i kofilinę. Profilina jest białkiem wiążącym aktynę biorącym udział w dynamicznym obrocie i odbudowie aktyny. Kofilin to rodzina białek wiążących aktynę, związana z szybką depolimeryzacją mikrofilamentów aktynowych. Bieżnia mikrotubul występuje, gdy jeden koniec polimeryzuje, podczas gdy drugi się rozkłada.
Jakie są podobieństwa między dynamiczną niestabilnością a bieżnią?
- Dynamiczna niestabilność i bieżnia to zachowania w polimerach cytoszkieletu.
- Występują w mikrotubulach.
- Ponadto, oba są związane z hydrolizą trifosforanu nukleozydu.
- Biorą udział we wzroście i kurczeniu się włókien.
- Oba są aktywnymi procesami.
- Ponadto wymagają energii.
Jaka jest różnica między dynamiczną niestabilnością a bieżnią?
Dynamiczna niestabilność zachodzi w mikrotubulach, które łączą się i rozkładają na jednym końcu. Tymczasem bieżnia występuje we włóknach aktynowych i mikrotubulach. Jest to więc kluczowa różnica między niestabilnością dynamiczną a bieżnią. Ponadto głównym białkiem biorącym udział w dynamicznej niestabilności jest tubulina, podczas gdy w bieżni jest to aktyna. Ponadto nukleotydy związane z GTP dostarczają głównie energii do dynamicznego procesu niestabilności. ATP dostarcza energię do bieżni.
Poniższa infografika przedstawia różnice między dynamiczną niestabilnością a bieżnią w formie tabelarycznej dla porównania.
Podsumowanie – Dynamiczna niestabilność a bieżnia
Dynamiczna niestabilność zachodzi w mikrotubulach, które łączą się i rozkładają na jednym końcu. Bieżnia występuje we włóknach aktynowych i mikrotubulach. Dynamiczna niestabilność umożliwia komórkom szybką reorganizację cytoszkieletu, gdy jest to potrzebne. Bieżnia występuje w wielu włóknach cytoszkieletu komórkowego. Podzbiór mikrotubul szybko rośnie, podczas gdy inne kurczą się; dlatego podczas dynamicznej niestabilności istnieje stan szybkiego przejścia. Podczas bieżni długość jednego włókna wydłuża się, podczas gdy drugi koniec się kurczy. To podsumowuje różnicę między dynamiczną niestabilnością a bieżnią.
