A dinamikus instabilitás és a futópad közötti fő különbség az, hogy a dinamikus instabilitás akkor lép fel, amikor a mikrotubulusok az egyik végén összeállnak és szétesnek, míg a futópad akkor lép fel, amikor az egyik vége polimerizálódik, a másik pedig szétesik.
A mikrotubulusok dinamikus celluláris polimerek. Számos sejttevékenységet szabályoznak, amelyek nélkülözhetetlenek az emberi szervezet számára. Ezek a következők: sejtosztódás, mitózis, adhézió, irányított migráció, sejtjelátvitel, vezikulák és fehérjék oda-vissza szállítása a plazmamembránból, polimerizáció, valamint a sejtszerveződés és sejtalak átalakulása. A citoszkeleton mikrotubulusokból, köztes filamentumokból és aktinszálakból áll. A sejttevékenységet szabályozó külső jelekre reagálva újrakészítik vagy átszervezik magukat. A dinamikus instabilitás és a futómalom két olyan jelenség, amely számos sejtes citoszkeletális filamentumban előfordul.
Mi az a dinamikus instabilitás?
A dinamikus instabilitás lehetővé teszi a sejtek számára, hogy szükség esetén gyorsan átszervezzék a citoszkeletont. A mikrotubulusok egyedi dinamikus jellemzőket tartalmaznak. Általában a mikrotubulusok egy része gyorsan növekszik, míg mások zsugorodnak. A zsugorodás, a növekedés és a két állapot közötti gyors átmenet kombinációját dinamikus instabilitásnak nevezzük. A dinamikus mikrotubulusok élettartama korlátozott, ezért a mikrotubulusok kötegei rekreációs folyamatban vannak. A mikrotubulusok növekedési és zsugorodási folyamatai aktív folyamatok és energiát fogyasztanak. Ezáltal a mikrotubulusok gyorsabban alkalmazkodnak a változó környezethez. Ez azt is lehetővé teszi számukra, hogy strukturális elrendezéseket hozzanak a celluláris igényekre válaszul.
01. ábra: Dinamikus instabilitás
A mikrotubulusok fehérje tubulin alegységeiből épülnek fel, amelyek guanozin-trifoszfáthoz (GTP) kötődnek, amely energiahordozó. A sejtek energiát fogyasztanak a magas GTP-tubulin koncentráció fenntartása érdekében a polimerizációhoz. Ez a folyamat gyorsan kapcsolódik a mikrotubulusok végéhez, és elősegíti a mikrotubulusok növekedését. Az alegységek mikrotubulusokba való beépülése után a GTP guanozin-difoszfáttá (GDP) hidrolizál, és energiát szabadít fel. A GDP-tubulin nem görbül kifelé, miközben a mikrotubulusokba kerül. A mikrotubulusok nőnek, miközben a végeik stabilak. Amikor azonban a végek elválnak egymástól, kiterjedés történik. Ez energiafelszabadulást eredményez a tubulin alegységekben, mivel a mikrotubulusok gyorsan zsugorodnak.
Mi az a futópad?
A futószalag számos sejtes citoszkeleton filamentumban fordul elő, különösen az aktinszálakban és a mikrotubulusokban. Ez akkor következik be, amikor az egyik izzószál hossza nő, míg a másik vége zsugorodik. Ez egy filamentumot eredményez, amely áthalad a citoszolon vagy a rétegen. Ez annak is köszönhető, hogy a fehérje alegységeket folyamatosan eltávolítják a filamentumokból az egyik végén, míg a fehérje alegységeket a másik végén adják hozzá. Az aktin filamentum két vége különbözik az alegységek hozzáadásával és eltávolításával. A gyorsabb dinamikájú plusz végeket tüskés végeknek, a lassabb dinamikájú mínusz végeket pedig hegyes végeknek nevezzük. Az aktin filamentumok megnyúlása akkor megy végbe, amikor a G-aktin (szabad aktin) kötődik az ATP-hez. Általában a pozitív vég a G-aktinhoz kapcsolódik. A G-aktin kötődése F-aktinhoz a kritikus koncentráció szabályozásával megy végbe.
02. ábra: Aktin futópad
A kritikus koncentráció a G-aktin vagy a mikrotubulusok azon koncentrációja, amelyek egyensúlyban maradnak növekedés vagy zsugorodás nélkül. Az aktin polimerizáció tovább szabályozza a profilint és a cofilint. A profilin egy aktinkötő fehérje, amely részt vesz az aktin dinamikus forgalmában és rekonstrukciójában. A Cofilin egy aktinkötő fehérjecsalád, amely az aktin mikrofilamentumok gyors depolimerizációjához kapcsolódik. A mikrotubulusok taposása akkor következik be, amikor az egyik vége polimerizálódik, míg a másik szétszerelődik.
Mi a hasonlóság a dinamikus instabilitás és a futópad között?
- A dinamikus instabilitás és a futószalag viselkedése a citoszkeletális polimerekben.
- Mikrotubulusokban fordulnak elő.
- Sőt, mindkettő nukleozid-trifoszfát-hidrolízissel jár.
- Részesek a filamentumok növekedésében és zsugorodásában.
- Mindkettő aktív folyamat.
- Ráadásul energiát igényelnek.
Mi a különbség a dinamikus instabilitás és a futópad között?
Dinamikus instabilitás lép fel a mikrotubulusokban, amelyek az egyik végén össze- és szétszerelhetők. Eközben az aktin filamentumokban és mikrotubulusokban futószalag lép fel. Így ez a legfontosabb különbség a dinamikus instabilitás és a futópad között. Sőt, a dinamikus instabilitásban szerepet játszó fő fehérje a tubulin, míg a futópadban az aktin. Ezenkívül a GTP-hez kötött nukleotidok főként a dinamikus instabilitási folyamathoz szolgáltatnak energiát. Ezzel szemben az ATP energiát biztosít a futópadhoz.
Az alábbi infografika táblázatos formában mutatja be a dinamikus instabilitás és a futópad közötti különbségeket egymás melletti összehasonlítás céljából.
Összefoglaló – Dinamikus instabilitás vs futópadlás
Dinamikus instabilitás a mikrotubulusokban megy végbe, és az egyik végén összeállnak és szétesnek. A futópad az aktin filamentumokban és mikrotubulusokban fordul elő. A dinamikus instabilitás lehetővé teszi a sejtek számára, hogy szükség esetén gyorsan átszervezzék a citoszkeletont. A futópad számos sejtes citoszkeleton filamentumban fordul elő. A mikrotubulusok egy része gyorsan növekszik, míg mások zsugorodnak; ezért a dinamikus instabilitás során gyors átmeneti állapot áll fenn. Futómalom közben az egyik izzószál hossza megnyúlik, míg a másik vége összezsugorodik. Tehát ez összefoglalja a dinamikus instabilitás és a futópad közötti különbséget.
