Kinetoplast

variationer af kinetoplast-netværk er også blevet observeret og er beskrevet ved arrangementet og placeringen af deres kdna.

• en pro-kdna kinetoplast er en bundtlignende struktur, der findes i mitokondriematricen proksimal til den flagellære basale krop. I modsætning til det konventionelle kdna-netværk indeholder en pro-kdna kinetoplast meget lidt katenation, og dens maksicircles og minicircles er afslappet i stedet for supercoiled. Pro-kDNA er blevet observeret i Bodo saltans, Bodo designis, Procryptobia sorokini syn. Bodo sorokini, Rhynchomonas nasutaog Cephalothamnium cyclopi.
• en poly-kdna kinetoplast er ens i kDNA struktur til en pro-kDNA kinetoplast. Den indeholder lidt catenation og ingen supercoiling. Det karakteristiske træk ved poly-kDNA er, at i stedet for at være sammensat af et enkelt kugleformet bundt som i pro-kDNA, fordeles poly-kDNA mellem forskellige diskrete foci i hele mitokondrielumenet. Poly-kDNA er blevet observeret i Dimastigella trypaniformis (en kommensal i tarmen af en termit), Dismastigella mimosa (en fritlevende kinetoplastid) og Crusella marina (en parasit i tarmen af en havsprøjt).
• en pan-kdna kinetoplast, ligesom poly-kDNA og pro-kDNA, indeholder en mindre grad af katenation, men den indeholder minicircles, der er supercoiled. Pan – kdna kinetoplaster fylder det meste af mitokondriematricen og er ikke begrænset til diskrete foci som poly-kDNA. Pan-kDNA er blevet observeret i Cryptobia helicis (en parasit af receptaculum seminis af snegle), Bodo caudatus og Cryptobia branchialis (en parasit af fisk).
• en mega-kdna kinetoplast fordeles ret ensartet i hele mitokondriematricen, men indeholder ikke minicircles. I stedet er sekvenser af kDNA, der ligner hinanden i rækkefølge til andre kinetoplast minicircles, forbundet i tandem til større molekyler, der er cirka 200 Kb lange. Mega-kDNA (eller strukturer svarende til mega-kDNA) er blevet observeret i Trypanoplasme borreli (en fiskeparasit) og Jarrellia sp. (en hval parasit).

tilstedeværelsen af denne række kdna-strukturer forstærker det evolutionære forhold mellem arten af kinetoplastider. Da pan-kDNA mest ligner et DNA-plasmid, kan det være den forfædres form for kdna.

Replicationrediger

figur 8. Illustration af placeringen af det antipodale proteinkompleks i forhold til kinetoplastdisken (ovenfor) og migrationen af minicircle til disse komplekser til replikation (nedenfor).

replikationen af kinetoplasten sker samtidig med duplikationen af det tilstødende flagellum og lige før den nukleare DNA-replikation. I et traditionelt Crithidia fasciculata kDNA-netværk fremmes initiering af replikation ved fjernelse af kdna minicircles via topoisomerase II. De frie minicircles frigives i et område mellem kinetoplasten og mitokondriemembranen kaldet kinetoflagellarområdet. Efter replikation migrerer minicircles med ukendte mekanismer til de antipodale proteinkomplekser, der indeholder flere replikationsproteiner, herunder en endonuklease, helikase, DNA-polymerase, DNA-primase og DNA-ligase, som initierer reparation af resterende diskontinuiteter i de nyligt replikerede minicircles.

denne proces forekommer en minicircle ad gangen, og kun et lille antal minicircles fjernes på et givet tidspunkt. For at holde styr på, hvilke minicircles der er blevet replikeret, er der ved at slutte sig til kDNA-netværket et lille hul i de spirende minicircles, som identificerer dem som allerede blevet replikeret. Minicircles, der endnu ikke er replikeret, er stadig kovalent lukket. Umiddelbart efter replikation er hvert afkom bundet til kDNA-netværket proksimalt til de antipodale proteinkomplekser, og hullerne repareres delvist.

figur 9. Illustration af kinetoplastrotation under minicircle replikation.

Kinetoplast (K) deler først og derefter kernen (N) ved at dividere T. brucei

efterhånden som minicircle replikation skrider frem, for at forhindre opbygning af nye minicircles, vil hele kDNA-netværket rotere rundt om diskens centrale akse. Rotationen antages at være direkte forbundet med replikationen af det tilstødende flagellum, da datterbasallegemet også vil rotere omkring moderbasallegemet på en timing og måde svarende til kinetoplastens rotation. Ved at dreje, minicircles af Datter kinetoplast er samlet i en spiral Mode og begynde at bevæge sig indad mod midten af disken som nye minicircles er unlinked og flyttet ind i KFS til replikation.

mens de nøjagtige mekanismer for maksicircle kDNA endnu ikke er bestemt i samme detalje som minicircle kDNA, observeres en struktur kaldet en nabelschnur (tysk for “navlestreng”), der binder datteren kDNA-netværk, men til sidst bryder under adskillelse. Ved hjælp af fiskeprober til at målrette mod nabelschnur har det vist sig at indeholde maksicircle kDNA.

kinetoplastreplikation beskrives som forekommende i fem trin, hver i forhold til replikationen af det tilstødende flagellum.

• Fase I: Kinetoplasten har endnu ikke påbegyndt replikation, indeholder ingen antipodale proteinkomplekser og er placeret i forhold til en enkelt flagellær basallegeme.
• Trin II: kinetoplasten begynder at vise antipodale proteinkomplekser. Den flagellære basale krop begynder replikation, ligesom kinetoplasten. Forbindelsen af den replikerende kinetoplast til de to basale kroppe får den til at udvikle et kuplet udseende.
• trin III: det nye flagellum begynder at adskille sig, og kinetoplasten får en bilobed form.
• fase IV: Kinetoplasterne vises som separate diske, men forbliver forbundet med nabelschnur.
• trin V: datterkinetoplasterne adskilles fuldstændigt, når nabelschnur er brudt. Deres struktur er identisk med den, der ses i fase I.