Kinetoplast

Un kinetoplast es una red del ADN circular (llamó kDNA) dentro de mitochondrion grande que contiene muchas copias del genoma mitochondrial (la Figura 1). La estructura kinetoplast más común es la de un disco, pero se ha observado en otras medidas. Kinetoplasts sólo se encuentran en protozoa de la clase Kinetoplastida. La variación en las estructuras de kinetoplasts puede reflejar relaciones phylogenic entre Kinetoplastids. Kinetoplasts son por lo general contiguos al cuerpo básico flagellar de los organismos que lleva al pensamiento que son fuertemente ligados al cytoskeleton.

Trypanosoma

En Trypanosomes, un grupo de protozoarios flagelados, el kinetoplast existe como un gránulo denso del ADN dentro de mitochondrion grande. Trypanosoma brucei, el parásito que causa trypanosomiasis africano (enfermedad del sueño africana), es un ejemplo de un trypanosome con un kinetoplast. Su kinetoplast es fácilmente visible en muestras manchadas con DAPI, una mancha del ADN fluorescente, o por el uso de fluorescente en situ hybridization (FISH) con BrdU, un análogo thymidine.

Estructura de Kinetoplast

El kinetoplast contiene el ADN circular en dos formas - minicírculos y maxicircles. Maxicircles están entre 20 y 40 kilobytes en la talla y hay unas docenas por kinetoplast. Hay varios miles de minicírculos por kinetoplast y éstos están entre 0.5 y 1 kilobytes en la talla. Los maxicircles codifican los productos de la proteína típicos necesarios para el mitochondria que se codifica. Aquí sale la única función conocida mintiendo de los minicírculos - produciendo el ARN del guía (gRNA) para descifrar esto codificó la información maxicircle, típicamente a través de la introducción o la eliminación de residuos uridine. La red de maxicircles y minicírculos se encadena para formar una red plana que se parece a la cota de malla en la armadura medieval (la Figura 2). La reproducción de esta red entonces requiere que estos anillos se desconecten de kinetoplast paternal y posteriormente se relacionen de nuevo en la hija kinetoplast. Este modo único de la réplica del ADN puede representar objetivos de la medicina potenciales.

El mejor estudió la estructura kDNA es la de Crithidia fasciculata: un disco encadenado de circular kDNA maxicircles y minicírculos, la mayor parte de los cuales se superenrollan. El exterior al disco kDNA pero directamente contiguo es dos complejos de proteínas situó 180 ˚ el uno del otro y se implican en la réplica del minicírculo.

Las variaciones de redes kinetoplast también se han observado y son descritas por el arreglo y la posición de su kDNA:

Un pro-kDNA kinetoplast es una estructura parecida a un bulto encontrada en la matriz mitochondrial proximal al cuerpo básico flagellar. En contraste con la red kDNA convencional, un pro-kDNA kinetoplast contiene muy poco encadenamiento y su maxicircles y los minicírculos se relajan a diferencia de superenrollar (la Figura 3). Pro-kDNA se ha observado en Bodo saltans, Bodo designis, Procryptobia (Bodo) sorokini, Rhynchomonas nasuta y Cephalothamnium cyclopi.

Un poly-kDNA kinetoplast es similar en la estructura kDNA a un pro-kDNA kinetoplast. Contiene poco encadenamiento y no superenrollar. El rasgo distintivo de poly-kDNA es que en vez de formarse de un bulto globular solo como visto en pro-kDNA, el poly-kDNA se distribuye entre varios focos distintos en todas partes del lumen mitochondrial (la Figura 4). Poly-kDNA se ha observado en Dimastigella trypaniformis (un commensal del intestino de una termita), mimosa de Dismastigella (kinetoplastid desenfrenado), y puerto deportivo de Cruzella (un parásito del intestino de una jeringa de mar).

Kinetoplast pan-kDNA, como poly-kDNA y pre-kDNA contiene un nivel menor del encadenamiento, pero distintamente contiene minicírculos que se superenrollan. Kinetoplasts pan-kDNA llenan la mayor parte de la matriz mitochondrial y no se limitan con focos distintos como poly-kDNA (la Figura 5. Pan-kDNA se ha observado en Cryptobia helicis (un parásito del receptaculum seminis de caracoles), Bodo caudatus y Cryptobia branchialis (un parásito del pescado).

Un mega-kDNA kinetoplast se distribuye justamente uniformemente en todas partes de la matriz mitochondrial, pero no contiene minicírculos. En cambio, las secuencias del kDNA similar en la secuencia a otros minicírculos kinetoplast se relacionan en tandum en moléculas más grandes aproximadamente 200 kilobytes de la longitud (la Figura 6). Mega-kDNA (o estructuras similares a mega-kDNA) se han observado en Trypanoplasme borreli (un parásito de pescado) y Jarrellia (un parásito de la ballena).

La presencia de la variedad de estructuras kDNA refuerza la relación evolutiva entre las especies de Kinetoplastids, indicando que pan-kDNA (que el más estrechamente se parece a un ADN plasmid) es la forma ancestral del kDNA (la Figura 7).

Réplica de Kinetoplast

La réplica del kinetoplast ocurre simultáneamente a la réplica de flagellum contiguo y sólo antes de la réplica del ADN nuclear. En C. tradicional fasciculate kDNA red, la iniciación de la réplica promueve desatar de kDNA minicricles vía topoisomerase II. Los minicírculos libres emigran en una región entre el kinetoplast y la membrana mitochondrial llamó la zona kinetoflagellar (KFZ). Desde allí, los minicírculos encuentran los complejos de la proteína antipodal que se piensan contener un endonuclease, helicase, ADN polymerase y un ADN ligase, que realizan la réplica.

Este proceso ocurre un minicírculo a la vez en cada complejo de la proteína antipodal y no todos los minicírculos se desata en cualquier momento dado (Cifra 8). Guardar la pista de la cual los minicírculos se han reproducido, para desatarse de la red kDNA una pequeña 'mella' o 'el hueco' se dejan en el ADN identificarlo como listo para la réplica. Inmediatamente después de la réplica, cada progenie se ata a la red kDNA proximal a los complejos de la proteína antipodal y las mellas se quitan.

Mientras que la réplica del minicírculo progresa, para prevenir la concentración de nuevos minicírculos, la red kDNA entera girará alrededor del eje central del disco. Se cree que la rotación directamente se relaciona con la réplica de flagellum contiguo, como la hija el cuerpo básico también hará girar alrededor de la madre el cuerpo básico en un cronometraje y manera similar a la rotación del kinetoplast (la Figura 9). Girando, los minicírculos de la hija kinetoplast se reúnen en un movimiento espiral y comienzan a moverse hacia dentro hacia el centro del disco ya que los nuevos minicírculos se desatan y se mueven en el KFZ para la réplica.

Mientras los mecanismos exactos para maxicircle kDNA se tienen que determinar aún en los mismos detalles que el minicírculo kDNA, una estructura llamó un nabelschnur (alemán para el cordón umbilical) se observa que ata a la hija kDNA redes, pero finalmente se rompe durante la separación. Usar el PESCADO sonda para apuntar el nabelschnur, se ha mostrado que contiene maxicircle kDNA.

La réplica de Kinetoplast se describe como ocurriendo en cinco etapas, cada uno con relación a la réplica de flagellum contiguo.

La etapa I: El kinetoplast todavía no ha iniciado la réplica, no contiene ningunos complejos de la proteína antipodal y se coloca con relación a un cuerpo básico flagellar solo.

La etapa II: El kinetoplast comienza a mostrar complejos de la proteína antipodal. El cuerpo básico flagellar comienza la réplica como hace el kinetoplast. El

la asociación de kinetoplast que se reproduce a los dos cuerpos básicos hace que esto tenga un aspecto abovedado.

La etapa III: nuevos flagellum comienzan a separarse y el kinetoplast toma una forma de bilobed.

La etapa IV: Los kinetoplasts aparecen como discos separados, pero permanecen relacionados por el nabelschnur.

La etapa V: La hija kinetoplasts completamente se separa ya que el nabelschnur se rompe. Su estructura es idéntica a esto visto en la Etapa I.



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