Het belangrijkste verschil tussen dynamische instabiliteit en loopbanden is dat dynamische instabiliteit optreedt wanneer microtubuli aan het ene uiteinde samenkomen en weer uiteenvallen, terwijl loopbanden optreden wanneer het ene uiteinde polymeriseert en het andere uiteinde uiteenv alt.
Microtubuli zijn dynamische cellulaire polymeren. Ze reguleren veel cellulaire activiteiten die essentieel zijn voor het menselijk lichaam. Het zijn celdeling, mitose, adhesie, gerichte migraties, celsignalering, vesikel- en eiwitafgifte heen en weer van het plasmamembraan, polymerisatie en hermodellering van cellulaire organisatie en celvorm. Het cytoskelet omvat microtubuli, intermediaire filamenten en actinefilamenten. Ze maken of reorganiseren zichzelf als reactie op externe signalen die celactiviteiten reguleren. Dynamische instabiliteit en loopbanden zijn twee fenomenen die in veel cellulaire cytoskeletfilamenten voorkomen.
Wat is dynamische instabiliteit?
Dynamische instabiliteit zorgt ervoor dat de cellen het cytoskelet snel kunnen reorganiseren wanneer dat nodig is. Microtubuli bevatten unieke dynamische eigenschappen. Over het algemeen groeit een subset van microtubuli snel, terwijl andere krimpen. Deze combinatie van krimp, groei en snelle overgangen tussen twee toestanden wordt dynamische instabiliteit genoemd. Dynamische microtubuli hebben een beperkte levensduur, dus bundels microtubuli zijn in het recreatieproces. De groei- en krimpprocessen van microtubuli zijn actieve processen en verbruiken energie. Hierdoor passen microtubuli zich sneller aan veranderende omgevingen aan. Dit stelt hen ook in staat om structurele afspraken te maken in antwoord op cellulaire behoeften.
Figuur 01: Dynamische instabiliteit
Microtubuli zijn opgebouwd uit eiwit-tubuline-subeenheden gebonden aan guanosinetrifosfaat (GTP), dat een energiedrager is. De cellen verbruiken energie om een hoge GTP-tubulineconcentratie voor polymerisatie te behouden. Dit proces wordt snel geassocieerd met de uiteinden van microtubuli en vergemakkelijkt de groei van microtubuli. Na de opname van subeenheden in microtubuli, hydrolyseert GTP tot guanosinedifosfaat (GDP), waarbij energie vrijkomt. GDP-tubuline krult niet naar buiten terwijl het vastzit in microtubuli. Microtubuli groeien terwijl de uiteinden stabiel zijn. Wanneer de uiteinden echter beginnen te scheiden, vindt er een uitbreiding plaats. Dit resulteert in een energieafgifte in subeenheden van tubuline, aangezien microtubuli snel krimpen.
Wat is loopbanden?
Treadmilling komt voor in veel cellulaire cytoskeletfilamenten, vooral in actinefilamenten en microtubuli. Dit vindt plaats wanneer de lengte van het ene filament groeit terwijl het andere uiteinde krimpt. Dit resulteert in een filamentsectie die over het cytosol of stratum beweegt. Dat komt ook door het voortdurend verwijderen van eiwitsubeenheden uit de filamenten aan het ene uiteinde, terwijl eiwitsubeenheden aan het andere uiteinde worden toegevoegd. De twee uiteinden van het actinefilament verschillen in de toevoeging en verwijdering van subeenheden. De plus-uiteinden met een snellere dynamiek worden puntige uiteinden genoemd en de min-uiteinden met een langzamere dynamiek worden puntige uiteinden genoemd. Verlenging van actinefilamenten vindt plaats wanneer G-actine (vrij actine) bindt aan ATP. Over het algemeen wordt het positieve uiteinde geassocieerd met G-actine. De binding van G-actine aan F-actine vindt plaats met de regulering van kritische concentratie.
Figuur 02: Actin-loopband
Kritische concentratie is de concentratie van G-actine of microtubuli die in evenwicht blijft zonder enige groei of krimp. Actinepolymerisatie reguleert verder profiline en cofiline. Profiline is een actine-bindend eiwit dat betrokken is bij de dynamische omzet en reconstructie van actine. Cofiline is een actine-bindende familie van eiwitten die geassocieerd zijn met de snelle depolymerisatie van actine-microfilamenten. Het lopen van microtubuli vindt plaats wanneer het ene uiteinde polymeriseert terwijl het andere uit elkaar v alt.
Wat zijn de overeenkomsten tussen dynamische instabiliteit en loopbanden?
- Dynamische instabiliteit en loopbanden zijn gedragingen in cytoskeletpolymeren.
- Ze komen voor in microtubuli.
- Bovendien zijn beide geassocieerd met nucleosidetrifosfaathydrolyse.
- Ze zijn betrokken bij de groei en het krimpen van filamenten.
- Beide zijn actieve processen.
- Bovendien hebben ze energie nodig.
Wat is het verschil tussen dynamische instabiliteit en loopbanden?
Dynamische instabiliteit vindt plaats in microtubuli en ze assembleren en demonteren aan één uiteinde. Ondertussen vindt loopbanden plaats in actinefilamenten en microtubuli. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen dynamische instabiliteit en loopbanden. Bovendien is het belangrijkste eiwit dat betrokken is bij dynamische instabiliteit tubuline, terwijl het bij loopbanden actine is. Ook leveren GTP-gebonden nucleotiden voornamelijk energie voor het dynamische instabiliteitsproces. Terwijl ATP energie levert voor loopbanden.
De onderstaande infographic presenteert de verschillen tussen dynamische instabiliteit en loopbanden in tabelvorm voor vergelijking naast elkaar.
Samenvatting – Dynamische instabiliteit versus loopbanden
Dynamische instabiliteit vindt plaats in microtubuli en ze assembleren en uiteenvallen aan één uiteinde. Trappen vindt plaats in actinefilamenten en microtubuli. Dynamische instabiliteit stelt de cellen in staat om het cytoskelet snel te reorganiseren wanneer dat nodig is. Tredmilling komt voor in veel cellulaire cytoskeletfilamenten. Een subset van microtubuli groeit snel, terwijl andere krimpen; daarom bestaat er een snelle overgangstoestand tijdens dynamische instabiliteit. Tijdens het lopen wordt de lengte van het ene filament langer, terwijl het andere uiteinde krimpt. Dit vat dus het verschil samen tussen dynamische instabiliteit en loopbanden.
