Kinetoplast

variațiile rețelelor kinetoplast au fost, de asemenea, observate și sunt descrise prin dispunerea și localizarea kDNA-ului lor.

• un kinetoplast pro-kDNA este o structură asemănătoare unui pachet care se găsește în matricea mitocondrială proximală corpului bazal flagelar. Spre deosebire de rețeaua convențională kDNA, un kinetoplast pro-kDNA conține foarte puțină catenare, iar maxicercurile și minicercurile sale sunt relaxate în loc de supercoiled. Pro-kDNA a fost observată în Bodo saltans, Bodo designis, Procryptobia sorokini syn. Bodo sorokini, Rhynchomonas nasuta și Cephalothamnium cyclopi.
• un kinetoplast poli-kDNA este similar în structura kDNA cu un kinetoplast pro-kDNA. Conține puțină catenare și nici o supercoiling. Trăsătura distinctivă a poli-kDNA este că, în loc să fie compusă dintr-un singur pachet globular ca în pro-kDNA, poli-kDNA este distribuit între diferite focare discrete în lumenul mitocondrial. Poli-kDNA a fost observată în Dimastigella trypaniformis (un comensal în intestinul unei termite), Dismastigella mimosa (un kinetoplastid cu viață liberă) și Cruzella marina (un parazit al intestinului unui jet de mare).
• un kinetoplast pan-kDNA, cum ar fi poli-kDNA și pro-kdna, conține un grad mai mic de catenare, dar conține minicercuri care sunt supercoilate. Kinetoplastele Pan-kDNA umple cea mai mare parte a matricei mitocondriale și nu se limitează la focare discrete precum poli-kdna. Pan-kDNA a fost observat în Cryptobia helicis (un parazit al receptaculum seminis al melcilor), Bodo caudatus și Cryptobia branchialis (un parazit al peștilor).
• un kinetoplast mega-kDNA este distribuit destul de uniform în întreaga matrice mitocondrială, dar nu conține minicercuri. În schimb, secvențe de kDNA similare în secvență cu alte minicercuri kinetoplast sunt conectate în tandem în molecule mai mari de aproximativ 200KB în lungime. Mega-kDNA (sau structuri similare cu mega-kdna) au fost observate în Trypanoplasme borreli (un parazit de pește) și Jarrellia sp. (un parazit de balenă).

prezența acestei varietăți de structuri kDNA întărește relația evolutivă dintre speciile de kinetoplastide. Deoarece pan-kDNA seamănă cel mai mult cu o plasmidă ADN, poate fi forma ancestrală a kDNA.

Replicaremodificare

figura 8. Ilustrarea localizării complexului proteic antipodal în raport cu discul kinetoplast (de mai sus) și migrarea minicircului la aceste complexe pentru replicare (de mai jos).

replicarea kinetoplastului are loc simultan cu duplicarea flagelului adiacent și chiar înainte de replicarea ADN-ului nuclear. Într-o rețea tradițională Crithidia fasciculata kDNA, inițierea replicării este promovată prin deconectarea minicercurilor kDNA prin topoizomeraza II. Minicercurile libere sunt eliberate într-o regiune între kinetoplast și membrana mitocondrială numită zona kinetoflagelară (KFZ). După replicare, minicercurile migrează prin mecanisme necunoscute către complexele proteice antipodale care conțin mai multe proteine de replicare, inclusiv o endonuclează, helicază, ADN polimerază, ADN primază și ADN ligază, care inițiază repararea discontinuităților rămase în minicercurile nou replicate.

acest proces are loc un minicerc la un moment dat și doar un număr mic de minicercuri sunt deconectate la un moment dat. Pentru a urmări care minicercuri au fost replicate, la aderarea la rețeaua kDNA rămâne un mic decalaj în minicercurile în curs de formare, ceea ce le identifică ca fiind deja replicate. Minicercurile care nu au fost încă reproduse sunt încă închise covalent. Imediat după replicare, fiecare descendent este atașat la rețeaua kdna proximală complexelor proteice antipodale și golurile sunt parțial reparate.

Figura 9. Ilustrarea rotației kinetoplastelor în timpul replicării minicircului.

Kinetoplastul (K) împarte mai întâi și apoi nucleul (N) în împărțirea T. brucei

pe măsură ce replicarea minicircului progresează, pentru a preveni acumularea de noi minicercuri, întreaga rețea kDNA se va roti în jurul axei centrale a discului. Se crede că rotația este conectată direct la replicarea flagelului adiacent, deoarece corpul bazal al fiicei se va roti, de asemenea, în jurul corpului bazal al mamei într-un timp și o manieră similară cu rotația kinetoplastului. Prin rotație, minicercurile fiicei kinetoplast sunt asamblate în spirală și încep să se deplaseze spre interior spre centrul discului, pe măsură ce noile minicercuri sunt deconectate și mutate în KFZ pentru replicare.

în timp ce mecanismele exacte pentru maxicircle kDNA nu au fost încă determinate în același detaliu ca minicircle kDNA, se observă o structură numită nabelschnur (germană pentru „cordonul ombilical”) care leagă rețelele kdna fiice, dar în cele din urmă se rupe în timpul separării. Folosind sonde de pește pentru a viza nabelschnur, s-a constatat că conține maxicircle kDNA.

replicarea Kinetoplastelor este descrisă ca având loc în cinci etape, fiecare în raport cu replicarea flagelului adiacent.

• Etapa I: Kinetoplastul nu a inițiat încă replicarea, nu conține complexe proteice antipodale și este poziționat în raport cu un singur corp bazal flagelar.
• etapa II: kinetoplastul începe să prezinte complexe proteice antipodale. Corpul bazal flagelar începe replicarea, la fel ca și kinetoplastul. Asocierea kinetoplastului Replicator la cele două corpuri bazale determină dezvoltarea unui aspect bombat.
• etapa III: noul flagel începe să se separe și kinetoplastul capătă o formă bilobată.
• Etapa IV: Kinetoplastele apar ca discuri separate, dar rămân conectate de nabelschnur.
• Etapa V: kinetoplastele fiice sunt complet separate pe măsură ce nabelschnurul este rupt. Structura lor este identică cu cea văzută în etapa I.