El cinetoplasto es una red de moléculas circulares de ADN (a ADN ) ubicadas en mitocondrias gigantes y que contienen muchas copias del genoma mitocondrial [1] [2] . Muy a menudo, el cinetoplasto tiene forma de disco, aunque se conocen excepciones a esta regla. El cinetoplasto está presente sólo en protozoos de la clase cinetoplasto . Las variaciones en la estructura del cinetoplasto pueden reflejar relaciones filogenéticas dentro de los cinetoplastos [3] . El cinetoplasto generalmente se encuentra cerca del cuerpo basal del flagelo y, por lo tanto, probablemente esté fuertemente asociado con el citoesqueleto . El cinetoplasto se puede visualizar fácilmente en las células mediante la tinción con DAPI .[4].
El cinetoplasto contiene ADN en dos formas: minicírculos y maxicírculos. Los maxi-anillos contienen de 20 a 40 mil pares de bases (kilobases, kb) y están presentes en el cinetoplasto entre varias decenas. Un cinetoplasto contiene varios miles de minianillos que contienen de 0,5 a 1 kb. Los maxi-anillos codifican proteínas necesarias para el funcionamiento de la mitocondria gigante, que alberga el cinetoplasto. La única función conocida de los minicírculos es regular la expresión de los maxicírculos mediante la formación de ARN guía . Los maxi-anillos y los mini-anillos están catenados entre sí, formando una red plana similar a una cota de malla . Durante la replicación del ADNc, primero se separan los anillos y en los cinetoplastos hijos se vuelven a catenar [4] [5] . La estructura del ADNc se estudia mejor en Crithidia fasciculata , que es un disco en cadena de mini y maxi círculos, la mayoría de los cuales no están superenrollados [3] . Desde el exterior, dos complejos de proteínas están directamente adyacentes al ADNc , rotados 180° entre sí e involucrados en la replicación de minicírculos [1] [2] [4] [5] .
En diferentes representantes de cinetoplastos, el cinetoplasto y su ADN tienen una estructura diferente. Se conocen las siguientes opciones, que difieren del esquema típico descrito anteriormente [3] :
La duplicación del cinetoplasto ocurre simultáneamente con la duplicación del flagelo adyacente inmediatamente antes del comienzo de la replicación del ADN nuclear . En un cinetoplasto típico (como en Crithidia fasciculata ), la replicación se inicia abriendo minicírculos de ADNc con topoisomerasa II . Los minicírculos libres se extienden hacia el espacio entre el cinetoplasto y la membrana mitocondrial interna , conocida como zona cinetoflagelar [2] [3] [5] . A continuación, los minicírculos, a través de un mecanismo desconocido, se mueven hacia complejos de proteínas antípodas opuestos que contienen endonucleasa , helicasa , ADN polimerasa , ADN primasa y ADN ligasa , que eliminan los errores de replicación en los minicírculos recién duplicados [4] . Los minicírculos recién replicados se pueden distinguir de los minicírculos maduros por la presencia de un espacio estrecho. Los minianillos no sujetos a duplicación permanecen covalentemente cerrados. Inmediatamente después de la replicación, todos los minicírculos recién duplicados se unen a la red de ADNc y sus hendiduras se reparan parcialmente [1] [5] .
Mientras continúa la replicación del minicírculo, la red de ADNc rota continuamente alrededor del eje central del disco para evitar que nuevos minicírculos se adhieran al cinetoplasto materno. Se cree que la rotación está directamente relacionada con la duplicación del flagelo vecino, ya que el cuerpo basal hijo gira alrededor del cuerpo principal al mismo tiempo que la rotación del cinetoplasto. A través de la rotación, los minicírculos del cinetoplasto hijo se enrollan y se desplazan gradualmente hacia el centro del disco a medida que otros minicírculos se escinden del ADNc materno y se envían a la zona cinetoflagelar para su replicación [2] [4] [5] .
El mecanismo de duplicación de los maxianillos no se ha estudiado con tanto detalle como el de los minianillos. Fue posible identificar una estructura llamada nabelschnur (del alemán " cordón umbilical "), que vincula el cDNA hijo con el original antes de que se separen. Usando FISH , fue posible probar que nabelschnur consiste en maxicírculos de cDNA [4] .
En el proceso de replicación del cinetoplasto se distinguen cinco etapas, cada una de las cuales está asociada con la duplicación del flagelo adyacente. 1. Etapa I. El cinetoplasto no ha comenzado a replicarse; no hay complejos proteicos antipodiales en él. 2. Etapa II . Empiezan a aparecer complejos antipodiales en el cinetoplasto. Comienza la duplicación del cuerpo basal del flagelo. 3. Etapa III . Comienza la separación de un nuevo flagelo, el cinetoplasto adquiere una apariencia de dos partes. 4. Etapa IV . Los cinetoplastos hijos están prácticamente separados y están conectados solo nabelschnur. 5. Etapa V. Los cinetoplastos hijos finalmente se separan, el nabelschnur se destruye. La estructura de los cinetoplastos es idéntica a la de la primera etapa [4] .
Trypanosoma cruzi es capaz de reparar nucleótidos tanto en el ADN nuclear como en el ADNc que han sido dañados por especies reactivas de oxígeno generadas en el organismo huésped durante la infección [6] . La ADN polimerasa β de las células de T. cruzi repara el daño oxidativo del ADN mediante la reparación por escisión de base . Probablemente, esta enzima elimina el daño oxidativo al cDNA causado por estrés genotóxico durante su replicación [6] .