Войти
Электронная микрофотография нормального кинетопласта (K) Trypanosoma brucei A кинетопласт представляет собой сеть кольцевых ДНК (называемая кДНК) внутри большой митохондрии, которая содержит множество копий митохондриального генома. Наиболее распространенной структурой кинетопластов является диск, но они наблюдались и в других структурах. Кинетопласты обнаружены только у Excavata класса Kinetoplastida. Различия в структуре кинетопластов могут отражать филогенетические взаимоотношения между кинетопластами. Кинетопласт обычно прилегает к флагеллярному базальному телу организма, что позволяет предположить, что он прочно связан с цитоскелетом. В Trypanosoma brucei это цитоскелетное соединение называется трехкомпонентным соединительным комплексом и включает белок.
В трипаносомах, группе жгутиковых простейших, кинетопласт существует в виде плотных гранул ДНК в большой митохондрии. Trypanosoma brucei, паразит, вызывающий африканский трипаносомоз (африканская сонная болезнь), является примером трипаносомы с кинетопластом. Его кинетопласт легко виден в образцах, окрашенных DAPI, флуоресцентным ДНК красителем или при использовании флуоресцентной гибридизации in situ ( FISH) с BrdU, аналогом тимидина.
Кинетопласт содержит кольцевую ДНК в двух формах: максициклы и миникольцы. Максимальные круги имеют размер от 20 до 40 килобайт, и их несколько десятков на кинетопласт. На кинетопласт приходится несколько тысяч миникольцов, размер которых составляет от 0,5 до 1 КБ. Maxicircles кодирует типичные белковые продукты, необходимые для зашифрованных митохондрий. В этом заключается единственная известная функция миникольцов - продуцирование направляющей РНК (гРНК) для декодирования этой зашифрованной информации о максицикле, обычно посредством вставки или удаления остатков уридина. Сеть из максиокружностей и миникольцов связана, образуя плоскую сеть, напоминающую кольчугу. Воспроизведение этой сети затем требует, чтобы эти кольца были отключены от родительского кинетопласта и впоследствии повторно соединены в дочернем кинетопласте. Этот уникальный способ репликации ДНК может стимулировать потенциальные мишени для лекарств.
Наиболее изученная структура кДНК - это структура Crithidia fasciculata, сплетенный диск кольцевых максициклов и миникольцов кДНК, большинство из которых не являются суперспиральный. Снаружи от диска кДНК, но непосредственно рядом находятся два комплекса белков, расположенных на 180 ° друг от друга и участвующих в репликации миникольца.
Вариации сетей кинетопластов также наблюдались и описаны по расположению и расположению их кДНК.
этого разнообразия структур кДНК усиливает эволюционные отношения между видами кинетопластид. Поскольку пан-кДНК наиболее близко напоминает ДНК плазмиду, она может быть предковой формой кДНК.
Рис. 8. Иллюстрация расположения антиподального белкового комплекса относительно диск кинетопласта (вверху) и миграция миникольца к этим комплексам для репликации (внизу). Репликация кинетопласта происходит одновременно с дупликацией соседнего жгутика и непосредственно перед репликацией ядерной ДНК. В традиционной сети кДНК Crithidia fasciculata инициации репликации способствует отсоединение миникольцов кДНК посредством топоизомеразы II. Свободные миникольца высвобождаются в область между кинетопластом и митохондриальной мембраной, называемую кинетофлагеллярной зоной (KFZ). После репликации миникольца по неизвестным механизмам перемещаются в антиподные белковые комплексы, которые содержат несколько репликационных белков, включая эндонуклеазу, геликазу, ДНК-полимеразу, ДНК-примазу. и ДНК-лигаза, которые инициируют репарацию оставшихся разрывов во вновь реплицированных миникольцах.
Этот процесс происходит по одному миникольцу за раз, и только небольшое количество миникольцов не связаны в любой момент. Чтобы отслеживать, какие миникольца были реплицированы, при повторном присоединении к сети кДНК остается небольшой промежуток в возникающих миникольцах, который идентифицирует их как уже реплицированные. Миникруги, которые еще не воспроизведены, все еще ковалентно замкнуты. Сразу после репликации каждое потомство присоединяется к сети кДНК, проксимальной к антиподальным белковым комплексам, и промежутки частично восстанавливаются.
Рисунок 9. Иллюстрация вращения кинетопласта во время репликации миникольца. 
Кинетопласт (K) сначала делится, а затем ядро (N) при делении T. brucei По мере того, как репликация миникольца прогрессирует, чтобы предотвратить наращивание новых миникольцов, вся сеть кДНК будет вращаться вокруг центральной оси диска. Считается, что вращение напрямую связано с репликацией соседнего жгутика, поскольку дочернее базальное тело также будет вращаться вокруг материнского базального тела по времени и способом, аналогичным вращению кинетопласта. Вращаясь, миникольца дочернего кинетопласта собираются по спирали и начинают двигаться внутрь к центру диска, поскольку новые миникруги отсоединяются и перемещаются в KFZ для репликации.
Хотя точные механизмы для максикокружности кДНК еще предстоит определить с той же степенью детализации, что и кДНК с мини-кольцом, наблюдается структура, называемая набельшнур (немецкий от «пуповина »), которая связывает дочерние сети кДНК, но в конечном итоге разрывается во время разлуки. При использовании зондов FISH для нацеливания на набелшнур было обнаружено, что он содержит кДНК максимального круга.
Репликация кинетопластов описывается как происходящая в пять стадий, каждая из которых связана с репликацией соседнего жгутика.
Trypanosoma cruzi способна восстанавливать нуклеотиды в своей геномной или кинетопластной ДНК, которые были повреждены реактивным формы кислорода, продуцируемые хозяином паразита во время инфекции. ДНК-полимераза бета, экспрессируемая в T. cruzi, используется для удаления окислительных повреждений ДНК с помощью процесса основания эксцизионная пластика. Похоже, что ДНК-полимераза бета действует во время репликации кинетопласта ДНК, восстанавливая окислительные повреждения ДНК, вызванные генотоксическим стрессом в этой органелле.
