Avainero dynaamisen epävakauden ja juoksupyörän välillä on se, että dynaamista epävakautta ilmenee, kun mikrotubulukset kokoontuvat ja hajoavat toisesta päästään, kun taas juoksumatto tapahtuu, kun toinen pää polymeroituu ja toinen pää hajoaa.
Mikrotubulukset ovat dynaamisia solupolymeerejä. Ne säätelevät monia ihmiskeholle välttämättömiä solutoimintoja. Ne ovat solun jakautuminen, mitoosi, adheesio, suunnatut migraatiot, solusignalointi, rakkuloiden ja proteiinien kuljetus edestakaisin plasmakalvolta, polymeroituminen ja soluorganisaation ja solumuodon uudelleenmuotoilu. Sytoskeletoni koostuu mikrotubuluksista, välifilamenteista ja aktiinifilamenteista. Ne muokkaavat tai järjestävät itsensä uudelleen vasteena ulkoisille signaaleille, jotka säätelevät solujen toimintaa. Dynaaminen epävakaus ja juoksumatto ovat kaksi ilmiötä, joita esiintyy monissa solun tukirangan filamenteissa.
Mitä on dynaaminen epävakaus?
Dynaamisen epävakauden ansiosta solut voivat järjestää sytoskeleton nopeasti uudelleen tarvittaessa. Mikrotubulukset sisältävät ainutlaatuisia dynaamisia ominaisuuksia. Yleensä osa mikrotubuluksia kasvaa nopeasti, kun taas toiset kutistuvat. Tätä kutistumisen, kasvun ja nopeiden siirtymien yhdistelmää kahden tilan välillä kutsutaan dynaamiseksi epävakaudeksi. Dynaamisilla mikrotubuluksilla on rajallinen elinikä, joten mikrotubuluskimput ovat virkistysprosessissa. Mikrotubulusten kasvu- ja kutistumisprosessit ovat aktiivisia prosesseja ja kuluttavat energiaa. Tämä saa mikrotubulukset mukautumaan nopeammin muuttuviin ympäristöihin. Tämä antaa heille myös mahdollisuuden tehdä rakenteellisia järjestelyjä vastauksena solujen tarpeisiin.
Kuva 01: Dynaaminen epävakaus
Mikrotubulukset muodostuvat proteiinitubuliinin alayksiköistä, jotka ovat sitoutuneet guanosiinitrifosfaattiin (GTP), joka on energian kantaja. Solut kuluttavat energiaa ylläpitääkseen korkeaa GTP-tubuliinipitoisuutta polymerointia varten. Tämä prosessi liittyy nopeasti mikrotubulusten päihin ja helpottaa mikrotubulusten kasvua. Kun alayksiköt on liitetty mikrotubuluksiin, GTP hydrolysoituu guanosiinidifosfaatiksi (GDP) vapauttaen energiaa. GDP-tubuliini ei käpristy ulospäin jäädessään mikrotubuluksiin. Mikrotubulukset kasvavat, kun päät ovat vakaat. Kuitenkin, kun päät alkavat erota, laajeneminen tapahtuu. Tämä johtaa energian vapautumiseen tubuliinialayksiköissä, kun mikrotubulukset kutistuvat nopeasti.
Mitä on juoksumatto?
Juoksua esiintyy monissa solun sytoskeleton filamenteissa, erityisesti aktiinifilamenteissa ja mikrotubuleissa. Tämä tapahtuu, kun yhden filamentin pituus kasvaa, kun taas toinen pää kutistuu. Tämä johtaa filamenttiosaan, joka liikkuu sytosolin tai kerroksen poikki. Tämä johtuu myös siitä, että proteiinialayksiköitä poistetaan jatkuvasti filamenteista toisesta päästä, kun taas proteiinialayksiköitä lisätään toisesta päästä. Aktiinifilamentin kaksi päätä eroavat toisistaan alayksiköiden lisäämisessä ja poistamisessa. Nopeamman dynamiikan plus-päitä kutsutaan piikkipäiksi ja miinuspäitä, joilla on hitaampi dynamiikka, kutsutaan teräviksi päiksi. Aktiinifilamenttien venyminen tapahtuu, kun G-aktiini (vapaa aktiini) sitoutuu ATP:hen. Yleensä positiivinen pää liittyy G-aktiiniin. G-aktiinin sitoutuminen F-aktiiniksi tapahtuu kriittistä pitoisuutta säätelemällä.
Kuva 02: Aktiinin juoksumatto
Kriittinen pitoisuus on G-aktiinin tai mikrotubulusten pitoisuus, jotka pysyvät tasapainonopeudella ilman kasvua tai kutistumista. Aktiinin polymerointi säätelee edelleen profiliinia ja kofiliinia. Profiliini on aktiinia sitova proteiini, joka osallistuu aktiinin dynaamiseen kiertoon ja rekonstruktioon. Cofilin on aktiinia sitova proteiiniperhe, joka liittyy aktiinimikrofilamenttien nopeaan depolymeroitumiseen. Mikrotubulusten juoksumatto tapahtuu, kun toinen pää polymeroituu ja toinen puretaan.
Mitä yhtäläisyyksiä on dynaamisen epävakauden ja juoksumatolla?
- Dynaaminen epävakaus ja juoksumatto ovat sytoskeletaalisen polymeerin käyttäytymistä.
- Ne esiintyvät mikrotubuluksissa.
- Lisäksi molemmat liittyvät nukleosiditrifosfaattihydrolyysiin.
- Ne osallistuvat filamenttien kasvuun ja kutistumiseen.
- Molemmat ovat aktiivisia prosesseja.
- Lisäksi ne vaativat energiaa.
Mitä eroa on dynaamisen epävakauden ja juoksumatolla?
Dynaaminen epävakaus tapahtuu mikrotubuluksissa ja ne kootaan ja puretaan toisesta päästä. Samaan aikaan juoksumattoa tapahtuu aktiinifilamenteissa ja mikrotubuluksissa. Näin ollen tämä on avainero dynaamisen epävakauden ja juoksumaton välillä. Lisäksi pääasiallinen dynaamiseen epästabiilisuuteen liittyvä proteiini on tubuliini, kun taas juoksumatossa se on aktiini. Myös GTP:hen sitoutuneet nukleotidit tarjoavat pääasiassa energiaa dynaamiseen epävakausprosessiin. ATP tarjoaa energiaa juoksumatolle.
Alla oleva infografiikka esittelee dynaamisen epävakauden ja juoksumatkojen väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Dynaaminen epävakaus vs juoksumatto
Dynaamista epävakautta tapahtuu mikrotubuluksissa ja ne kerääntyvät ja hajoavat toisesta päästään. Juoksumattoa esiintyy aktiinifilamenteissa ja mikrotubuluksissa. Dynaamisen epävakauden ansiosta solut voivat järjestää sytoskeleton uudelleen nopeasti tarvittaessa. Juoksumattoa esiintyy monissa solun sytoskeleton filamenteissa. Osa mikrotubuluksista kasvaa nopeasti, kun taas toiset kutistuvat; siksi nopea siirtymätila on olemassa dynaamisen epävakauden aikana. Juoksun aikana yhden filamentin pituus pitenee, kun taas toinen pää kutistuu. Tämä siis tiivistää eron dynaamisen epävakauden ja juoksumaton välillä.
