Põhiline erinevus lineaarsete ja pöörlevate molekulaarsete mootorite vahel tuleneb peamiselt motoorset valku moodustavate komplekside liikumisest. Kui lineaarsed molekulaarmootorid näitavad komplekside vahel ühesuunalist lineaarset liikumist, siis pöörlevad molekulaarmootorid näitavad pöörlevaid liikumisi ümber erinevate komplekside, mis moodustavad molekulaarmootori.
Molekulaarmootorid on olulised biomolekulid, mis osalevad paljudes reaktsioonides, eriti seoses adenosiintrifosfaadi (ATP) energia tootmisega. Nad mängivad liikumises või mehaanilises töös keskset rolli. Mootorvalgud kasutavad mehaanilise jõu tekitamiseks ATP või nukleotiidtrifosfaadi hüdrolüüsist saadavat vaba energiat. Molekulaarmootoreid on kahte tüüpi: lineaarsed molekulaarmootorid ja pöörlevad molekulaarmootorid. Need esindavad kahte mootori töörežiimi.
Mis on lineaarsed molekulaarmootorid?
Lineaarsed molekulaarmootorid mängivad olulist rolli keha liikumises ja mehaanilises töös. Neid nimetatakse ka tsütoskeleti motoorseteks valkudeks. Lineaarsed molekulaarmootorid liiguvad ühesuunaliselt mööda valgukomplekse, mis moodustavad molekulaarmootori. Nendel lineaarsetel molekulaarmootoritel on võime kasutada keemilist energiat ATP hüdrolüüsi kujul, mis võimaldab neil liikuda lineaarsel teel. Toimub sidestusreaktsioon, mis tavaliselt toimub lineaarse molekulaarmootoriga ATP hüdrolüüsi ja liikumise osas.
Joonis 01: Aktiini ja müosiini molekulid
On kaks peamist lineaarset molekulaarmootorit. Need on aktiinmootorid ja mikrotuubulite mootorid. Aktiinmootorite hulka kuuluvad müosiinid, mikrotuubulite mootorid aga kinesiinid ja düneiine. Müosiinid kuuluvad aktiini motoorsete valkude superperekonda. Nad osalevad keemilise energia muundamisel mehaaniliseks energiaks, tekitades seeläbi jõudu ja liikumist. Kinesiinid on teatud tüüpi mikrotuubulite mootorid, mis osalevad peamiselt spindli moodustamises mitoosi ja meioosi ajal. Need on elutähtsad spindli moodustumisel mitootilise ja meiootilise kromosoomide eraldamisel raku ajal. Seevastu düneiinid on palju keerukad motoorsed molekulid, mis osalevad rakusiseste transpordimehhanismides.
Mis on pöörlevad molekulaarmootorid?
Pöörlevad molekulaarmootorid osalevad peamiselt energia tootmises ATP süntaasi kompleksi kaudu ja hõlbustavad keerlevat liikumist kompleksi komponentide vahel. Pöörleva molekulaarmootori klassikaline näide esindab F0–F1 ATP süntaasi valkude perekonda. ATP genereerimine põhineb prootonite gradiendil, mis eksisteerib läbi membraani. See katalüüsib motoorse molekuli kompleksi üksikute alaühikute pöörlemist, mille tulemuseks on ATP teke.
Joonis 02: F0 – F1 ATP süntaas
Lisaks on ka pöörlevate molekulide mootorid bakterilippude struktuuris. See moodustab alusplaadi ja juhib bakterite lippude liikumist läbi pöörleva molekulaarmootori.
Millised on lineaarsete ja pöörlevate molekulaarmootorite sarnasused?
- Lineaar- ja pöörlevad mootorid on kahte tüüpi molekulaarmootoreid.
- Need molekulaarsed mootorid esinevad nii eukarüootsetes kui ka prokarüootsetes rakkudes.
- Mõlemad on valgu allüksuste vormid, mis moodustavad komplekse, mida tuntakse mootoritena.
- Mõlemat tüüpi mootorite puhul mängib allüksuste ühendus selle funktsioonis olulist rolli.
- Need on aktiivsed molekulid.
- Mõlemad kasutavad energiat ATP hüdrolüüsi või prootoni liikumapaneva jõu kujul.
- Need hõlbustavad aktiivset liikumist.
- Mõlemad on olulised rakkude biokeemilistes radades.
- Lisaks on need olulised transpordimehhanismides.
Mis vahe on lineaar- ja pöörlevatel molekulaarmootoritel?
Põhiline erinevus lineaarsete ja pöörlevate molekulaarmootorite vahel on nende liikumise tüüp. Kui lineaarsed molekulaarmootorid hõlbustavad ühesuunalist lineaarset liikumist pärast ATP hüdrolüüsi, siis pöörlevad molekulaarmootorid hõlbustavad pöörlevat liikumist pärast ATP hüdrolüüsi. Aktiini molekulaarmootorid ja mikrotuubulimolekulide mootorid on kaks näidet lineaarsetest molekulaarmootoritest, samas kui ATP süntaasi mootorid ja flagellaarmootori valgud on pöörlevad molekulaarmootorid.
Allpool olev infograafik võtab kokku lineaar- ja molekulaarmootorite erinevused.
Kokkuvõte – lineaarsed vs pöörlevad molekulaarmootorid
Molekulaarmootoritel on oluline roll biokeemiliste radade vahendamisel nii prokarüootides kui ka eukarüootides. Molekulaarseid mootoreid on kahte peamist tüüpi: lineaarsed molekulaarmootorid ja pöörlevad molekulaarmootorid. Nagu nimigi viitab, hõlbustavad lineaarsed molekulaarsed mootorid lineaarset liikumist kompleksse motoorse valgu üksikute subühikute vahel, mille tulemuseks on lineaarne ühesuunaline liikumine. Erinev alt sellest molekulaarmootorite meetodist võimaldavad pöörlevad mootorid allüksuste pöörlevat liikumist, moodustades motoorse valgu kompleksi. Nende kahte tüüpi mootorite liikumise erinevus hõlbustab nii prokarüootide kui ka eukarüootide erinevaid funktsioone. See on kokkuvõte lineaarsete ja pöörlevate molekulaarmootorite erinevusest.
