تفاوت اصلی بین ناپایداری دینامیک و تردمیل در این است که ناپایداری دینامیکی زمانی رخ می دهد که میکروتوبول ها در یک انتها جمع و از هم جدا شوند، در حالی که تردمیل زمانی رخ می دهد که یک انتهای آن پلیمریزه شود و انتهای دیگر از هم جدا شود.
میکروتوبول ها پلیمرهای سلولی پویا هستند. آنها بسیاری از فعالیت های سلولی را که برای بدن انسان ضروری هستند، تنظیم می کنند. آنها تقسیم سلولی، میتوز، چسبندگی، مهاجرت های هدایت شده، سیگنال دهی سلولی، انتقال وزیکول و پروتئین به جلو و عقب از غشای پلاسما، پلیمریزاسیون، و بازسازی سازمان سلولی و شکل سلولی هستند. اسکلت سلولی از میکروتوبول ها، رشته های میانی و رشته های اکتین تشکیل شده است.آنها در پاسخ به سیگنال های خارجی که فعالیت های سلولی را تنظیم می کنند، خود را بازسازی یا سازماندهی مجدد می کنند. بی ثباتی دینامیک و تردمیل دو پدیده ای هستند که در بسیاری از رشته های اسکلت سلولی رخ می دهند.
ناپایداری دینامیک چیست؟
بی ثباتی دینامیک به سلول ها اجازه می دهد تا در صورت نیاز اسکلت سلولی را به سرعت سازماندهی کنند. میکروتوبول ها دارای ویژگی های دینامیکی منحصر به فردی هستند. به طور کلی، زیر مجموعه ای از میکروتوبول ها به سرعت رشد می کنند در حالی که بقیه کوچک می شوند. این ترکیب از کوچک شدن، رشد و انتقال سریع بین دو حالت را ناپایداری پویا می نامند. میکروتوبول‌های دینامیک طول عمر محدودی دارند، بنابراین دسته‌هایی از میکروتوبول‌ها در فرآیند بازآفرینی هستند. فرآیندهای رشد و انقباض میکروتوبول ها فرآیندهای فعالی هستند و انرژی مصرف می کنند. این باعث می شود میکروتوبول ها سریعتر با محیط های در حال تغییر سازگار شوند. این همچنین به آنها اجازه می دهد تا ترتیبات ساختاری را در پاسخ به نیازهای سلولی انجام دهند.
شکل 01: ناپایداری دینامیک
میکروتوبول ها از زیرواحدهای توبولین پروتئینی تشکیل شده اند که به گوانوزین تری فسفات (GTP) که یک حامل انرژی است، متصل شده اند. سلول ها انرژی مصرف می کنند تا غلظت GTP-توبولین بالا را برای پلیمریزاسیون حفظ کنند. این فرآیند به سرعت با انتهای میکروتوبول ها مرتبط می شود و رشد میکروتوبول ها را تسهیل می کند. پس از ادغام زیر واحدها در میکروتوبول ها، GTP به گوانوزین دی فسفات (GDP) هیدرولیز می شود و انرژی آزاد می کند. GDP-توبولین در حالی که در میکروتوبول ها به دام افتاده است به سمت بیرون پیچ نمی خورد. میکروتوبول ها در حالی که انتها ثابت هستند رشد می کنند. با این حال، زمانی که انتهای شروع به جدا شدن می کنند، یک بسط رخ می دهد.این منجر به آزاد شدن انرژی در زیر واحدهای توبولین می شود زیرا میکروتوبول ها به سرعت کوچک می شوند.
تردمیل چیست؟
تردمیل در بسیاری از رشته های اسکلت سلولی، به ویژه در رشته های اکتین و میکروتوبول ها رخ می دهد. این زمانی اتفاق می افتد که طول یک رشته رشد کند در حالی که انتهای دیگر کوچک می شود. این منجر به یک بخش رشته ای می شود که در سراسر سیتوزول یا لایه حرکت می کند. این نیز به دلیل حذف زیر واحدهای پروتئینی به طور مداوم از رشته ها در یک انتها است در حالی که زیر واحدهای پروتئین از انتهای دیگر اضافه می شوند. دو انتهای رشته اکتین در افزودن و حذف زیر واحدها متفاوت است. به پایان های مثبت با دینامیک سریع تر، انتهای خاردار و به انتهای منفی با دینامیک کندتر، انتهای نوک تیز می گویند. طویل شدن رشته های اکتین زمانی اتفاق می افتد که G-اکتین (اکتین آزاد) به ATP متصل شود. به طور کلی، پایان مثبت با G-اکتین همراه است. اتصال G-اکتین به F-اکتین با تنظیم غلظت بحرانی صورت می گیرد.
شکل 02: تردمیل اکتین
غلظت بحرانی غلظت G-اکتین یا میکروتوبول‌هایی است که بدون هیچ گونه رشد یا انقباض در یک نرخ تعادلی باقی می‌مانند. پلیمریزاسیون اکتین باعث تنظیم بیشتر پروفایل و کوفیلین می شود. Profilin یک پروتئین اتصال دهنده اکتین است که در چرخش دینامیکی و بازسازی اکتین نقش دارد. کوفیلین خانواده ای از پروتئین های اتصال دهنده اکتین است که با پلیمریزاسیون سریع میکروفیلامنت های اکتین مرتبط است. تردمیل کردن میکروتوبول ها زمانی اتفاق می افتد که یک انتها پلیمریزه شود و دیگری جدا شود.
شباهت های بین ناپایداری دینامیک و تردمیل چیست؟
- بی ثباتی دینامیکی و تردمیل رفتارهایی در پلیمرهای اسکلت سلولی هستند.
- آنها در میکروتوبول ها رخ می دهند.
- علاوه بر این، هر دو با هیدرولیز نوکلئوزید تری فسفات مرتبط هستند.
- آنها در رشد و کوچک شدن رشته ها نقش دارند.
- هر دو فرآیند فعال هستند.
- علاوه بر این، آنها به انرژی نیاز دارند.
تفاوت بین ناپایداری دینامیک و تردمیل چیست؟
ناپایداری دینامیکی در میکروتوبول ها اتفاق می افتد و آنها در یک انتها جمع و جدا می شوند. در همین حال، تردمیل در رشته های اکتین و میکروتوبول ها رخ می دهد. بنابراین، این تفاوت اصلی بین ناپایداری پویا و تردمیل است. علاوه بر این، پروتئین اصلی درگیر در ناپایداری دینامیک توبولین است در حالی که در تردمیل، اکتین است.همچنین، نوکلئوتیدهای متصل به GTP عمدتاً انرژی را برای فرآیند ناپایداری دینامیکی فراهم می کنند. در حالی که ATP انرژی برای تردمیل فراهم می کند.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین ناپایداری پویا و تردمیل را به صورت جدولی برای مقایسه کنار هم نشان می دهد.
خلاصه - ناپایداری پویا در مقابل تردمیل
ناپایداری دینامیکی در میکروتوبول ها اتفاق می افتد و آنها در یک انتها جمع و متلاشی می شوند. تردمیل در رشته های اکتین و میکروتوبول ها اتفاق می افتد. بی ثباتی دینامیک به سلول ها اجازه می دهد تا در صورت نیاز، اسکلت سلولی را به سرعت سازماندهی کنند. تردمیل در بسیاری از رشته های اسکلت سلولی رخ می دهد. زیر مجموعه ای از میکروتوبول ها به سرعت رشد می کنند در حالی که بقیه کوچک می شوند. بنابراین، یک حالت گذار سریع در طول ناپایداری دینامیکی وجود دارد. در طول تردمیل، طول یک رشته دراز و انتهای دیگر کوچک می شود. بنابراین، این تفاوت بین ناپایداری پویا و تردمیل را خلاصه می کند.
