Kinetoplast

variationer av kinetoplast-nätverk har också observerats och beskrivs av arrangemanget och platsen för deras kDNA.

• en pro-kDNA kinetoplast är en buntliknande struktur som finns i mitokondriell matris proximal till den flagellära basalkroppen. Till skillnad från det konventionella kdna-nätverket innehåller en pro-kDNA kinetoplast mycket liten catenation och dess maxicircles och minicircles är avslappnade istället för supercoiled. Pro-kDNA har observerats i Bodo saltans, Bodo designis, Procryptobia sorokini syn. Bodo sorokini, Rhynchomonas nasuta och Cephalothamnium cyclopi.
• en poly-kDNA-kinetoplast liknar i kDNA-struktur en pro-kDNA-kinetoplast. Den innehåller lite catenation och ingen supercoiling. Det särdrag hos poly-kDNA är att i stället för att vara sammansatt av en enda globulär bunt som i pro-kDNA, fördelas poly-kDNA mellan olika diskreta foci genom mitokondriell lumen. Poly-kDNA har observerats i Dimastigella trypaniformis (en kommensal i tarmen hos en termit), Dismastigella mimosa (en fritt levande kinetoplastid) och Cruzella marina (en parasit i tarmen hos en havssprut).
• en pan-kDNA kinetoplast, som poly-kDNA och pro-kdna, innehåller en mindre grad av catenation men den innehåller minicirklar som är supercoiled. Pan-kDNA kinetoplaster fyller det mesta av mitokondriell matris och är inte begränsade till diskreta foci som poly-kDNA. Pan-kDNA har observerats i Cryptobia helicis (en parasit av receptaculum seminis av sniglar), Bodo caudatus och Cryptobia branchialis (en parasit av fisk).
• en mega-kdna-kinetoplast fördelas ganska jämnt över mitokondriell matris, men innehåller inte minicirklar. Istället är sekvenser av kDNA liknande i sekvens till andra kinetoplast minicirklar anslutna i tandem till större molekyler ungefär 200kb i längd. Mega-kdna (eller strukturer som liknar mega-kdna) har observerats i Trypanoplasme borreli (en fiskparasit) och Jarrellia sp. (en valparasit).

närvaron av denna variation av kDNA-strukturer förstärker det evolutionära förhållandet mellan arten av kinetoplastider. Eftersom pan-kDNA mest liknar en DNA-plasmid, kan det vara förfädernas form av kDNA.

Replicationredigera

figur 8. Illustration av placeringen av det antipodala proteinkomplexet i förhållande till kinetoplastskivan (ovan) och migrationen av minicircle till dessa komplex för replikering (nedan).

replikationen av kinetoplasten sker samtidigt med dupliceringen av intilliggande flagellum och strax före nukleär DNA-replikation. I ett traditionellt Crithidia fasciculata kDNA-nätverk främjas initiering av replikering genom att koppla bort kdna-minicirklar via topoisomeras II. De fria minicirklarna släpps ut i ett område mellan kinetoplasten och mitokondriellt membran som kallas kinetoflagellär zon (KFZ). Efter replikation migrerar minicirklarna med okända mekanismer till de antipodala proteinkomplexen som innehåller flera replikationsproteiner inklusive ett endonukleas, helikas, DNA-polymeras, DNA-primas och DNA-ligas, som initierar reparation av återstående diskontinuiteter i de nyligen replikerade minicirklarna.

denna process sker en minicirkel i taget, och endast ett litet antal minicirklar kopplas bort vid varje givet ögonblick. För att hålla reda på vilka minicirklar som har replikerats kvarstår ett litet gap i de framväxande minicirklarna när de återförenas med kDNA-nätverket, vilket identifierar att de redan har replikerats. Minicirklar som ännu inte har replikerats är fortfarande kovalent stängda. Omedelbart efter replikering är varje avkomma fäst vid kDNA-nätverket proximalt till de antipodala proteinkomplexen och luckorna repareras delvis.

Figur 9. Illustration av kinetoplastrotation under minicirkel replikation.

Kinetoplast (K) delar först och sedan kärnan (N) i att dela T. brucei

när minicirkelreplikationen fortskrider, för att förhindra uppbyggnad av nya minicirklar, kommer hela kDNA-nätverket att rotera runt diskens centrala axel. Rotationen tros vara direkt kopplad till replikationen av intilliggande flagellum, eftersom dotterbasalkroppen också kommer att rotera runt moderns basalkropp på ett timing och sätt som liknar kinetoplastens rotation. Genom att rotera monteras dotterkinetoplastens minicirklar på ett spiralformat sätt och börjar röra sig inåt mot mitten av skivan när nya minicirklar kopplas bort och flyttas in i KFZ för replikering.

medan de exakta mekanismerna för maxicircle kDNA ännu inte har bestämts i samma detalj som minicircle kDNA, observeras en struktur som kallas en nabelschnur (tyska för ”navelsträng”) som binder dotter kDNA-nätverk men så småningom bryts under separationen. Med hjälp av FISKPROBER för att rikta sig mot nabelschnur har det visat sig innehålla maxicircle kDNA.

Kinetoplastreplikation beskrivs som förekommande i fem steg, var och en i förhållande till replikationen av intilliggande flagellum.

• Steg I: Kinetoplasten har ännu inte initierat replikation, innehåller inga antipodala proteinkomplex och är placerad i förhållande till en enda flagellär basal kropp.
• steg II: kinetoplasten börjar visa antipodala proteinkomplex. Den flagellära basalkroppen börjar replikering, liksom kinetoplasten. Föreningen av den replikerande kinetoplasten till de två basala kropparna får den att utveckla ett kupolformat utseende.
• steg III: den nya flagellum börjar separera och kinetoplasten får en bilobed form.
• Steg IV: Kinetoplasterna visas som separata skivor men förblir anslutna av nabelschnur.
• steg V: dotterkinetoplasterna är helt separerade när nabelschnur bryts. Deras struktur är identisk med den som ses i steg I.