La differenza fondamentale tra instabilità dinamica e tapis roulant è che l'instabilità dinamica si verifica quando i microtubuli si assemblano e si disassemblano a un'estremità, mentre il tapis roulant si verifica quando un'estremità polimerizza e l' altra estremità si disassembla.
I microtubuli sono polimeri cellulari dinamici. Regolano molte attività cellulari che sono essenziali per il corpo umano. Sono la divisione cellulare, la mitosi, l'adesione, le migrazioni dirette, la segnalazione cellulare, la consegna di vescicole e proteine avanti e indietro dalla membrana plasmatica, la polimerizzazione e il rimodellamento dell'organizzazione cellulare e della forma cellulare. Il citoscheletro comprende microtubuli, filamenti intermedi e filamenti di actina. Si ricostruiscono o si riorganizzano in risposta a segnali esterni che regolano le attività cellulari. L'instabilità dinamica e il treadmilling sono due fenomeni che si verificano in molti filamenti del citoscheletro cellulare.
Cos'è l'instabilità dinamica?
L'instabilità dinamica consente alle cellule di riorganizzare rapidamente il citoscheletro quando necessario. I microtubuli contengono caratteristiche dinamiche uniche. Generalmente, un sottoinsieme di microtubuli cresce rapidamente mentre altri si restringono. Questa combinazione di contrazione, crescita e rapide transizioni tra due stati è chiamata instabilità dinamica. I microtubuli dinamici hanno una durata limitata, quindi i fasci di microtubuli sono nel processo di ricreazione. I processi di crescita e restringimento dei microtubuli sono processi attivi e consumano energia. Ciò fa sì che i microtubuli si adattino più velocemente agli ambienti mutevoli. Ciò consente loro anche di effettuare disposizioni strutturali in risposta alle esigenze cellulari.
Figura 01: Instabilità dinamica
I microtubuli sono costituiti da subunità proteiche della tubulina legate alla guanosina trifosfato (GTP), che è un vettore energetico. Le cellule consumano energia per mantenere un'elevata concentrazione di GTP-tubulina per la polimerizzazione. Questo processo è rapidamente associato alle estremità dei microtubuli e facilita la crescita dei microtubuli. Dopo l'incorporazione delle subunità nei microtubuli, il GTP si idrolizza a guanosina difosfato (GDP), rilasciando energia. La GDP-tubulina non si arriccia verso l'esterno mentre è intrappolata nei microtubuli. I microtubuli crescono mentre le estremità sono stabili. Tuttavia, quando le estremità iniziano a separarsi, si verifica un'espansione. Ciò si traduce in un rilascio di energia nelle subunità tubuline quando i microtubuli si restringono rapidamente.
Cos'è il tapis roulant?
Il tapis roulant si verifica in molti filamenti del citoscheletro cellulare, specialmente nei filamenti di actina e nei microtubuli. Ciò avviene quando la lunghezza di un filamento cresce mentre l' altra estremità si restringe. Ciò si traduce in una sezione del filamento che si muove attraverso il citosol o lo strato. Ciò è dovuto anche alla rimozione costante delle subunità proteiche dai filamenti a un'estremità mentre le subunità proteiche vengono aggiunte dall' altra estremità. Le due estremità del filamento di actina differiscono per l'aggiunta e la rimozione di subunità. Le estremità più con una dinamica più veloce sono chiamate estremità appuntite e le estremità meno con una dinamica più lenta sono chiamate estremità appuntite. L'allungamento dei filamenti di actina avviene quando la G-actina (actina libera) si lega all'ATP. Generalmente, l'estremità positiva è associata alla G-actina. Il legame della G-actina in F-actina avviene con la regolazione della concentrazione critica.
Figura 02: Tapis roulant Actin
La concentrazione critica è la concentrazione di G-actina o microtubuli che rimangono a un tasso di equilibrio senza crescita o restringimento. La polimerizzazione dell'actina regola ulteriormente la profilina e la cofilina. La profilin è una proteina legante l'actina coinvolta nel turnover dinamico e nella ricostruzione dell'actina. La cofilina è una famiglia di proteine che legano l'actina associata alla rapida depolimerizzazione dei microfilamenti di actina. Il tapis roulant dei microtubuli si verifica quando un'estremità polimerizza mentre l' altra si smonta.
Quali sono le somiglianze tra instabilità dinamica e tapis roulant?
- L'instabilità dinamica e il treadmilling sono comportamenti nei polimeri del citoscheletro.
- Si verificano nei microtubuli.
- Inoltre, entrambi sono associati all'idrolisi del nucleoside trifosfato.
- Sono coinvolti nella crescita e nel restringimento dei filamenti.
- Entrambi sono processi attivi.
- Inoltre, richiedono energia.
Qual è la differenza tra instabilità dinamica e tapis roulant?
L'instabilità dinamica si verifica nei microtubuli e si assemblano e si smontano a un'estremità. Nel frattempo, il tapis roulant si verifica nei filamenti di actina e nei microtubuli. Pertanto, questa è la differenza chiave tra instabilità dinamica e tapis roulant. Inoltre, la principale proteina coinvolta nell'instabilità dinamica è la tubulina mentre nel tapis roulant è l'actina. Inoltre, i nucleotidi legati al GTP forniscono principalmente energia per il processo di instabilità dinamica. Considerando che l'ATP fornisce energia per il tapis roulant.
L'infografica qui sotto presenta le differenze tra instabilità dinamica e tapis roulant in forma tabellare per un confronto fianco a fianco.
Riepilogo – Instabilità dinamica vs tapis roulant
L'instabilità dinamica si verifica nei microtubuli e si assemblano e si disintegrano a un'estremità. Il tapis roulant si verifica nei filamenti di actina e nei microtubuli. L'instabilità dinamica consente alle cellule di riorganizzare rapidamente il citoscheletro quando necessario. Il tapis roulant si verifica in molti filamenti del citoscheletro cellulare. Un sottoinsieme di microtubuli cresce rapidamente mentre altri si restringono; pertanto, esiste uno stato di transizione rapida durante l'instabilità dinamica. Durante il tapis roulant, la lunghezza di un filamento si allunga mentre l' altra estremità si restringe. Quindi, questo riassume la differenza tra instabilità dinamica e tapis roulant.
