Кинетопла́ст (англ. kinetoplast) — сеть молекул кольцевых ДНК[en] (кДНК), находящаяся в гигантских митохондриях и содержащая множество копий митохондриального генома[1][2]. Чаще всего кинетопласт имеет форму диска, хотя из этого правила известны и исключения. Кинетопласт имеется только у простейших класса кинетопластиды. Вариации структуры кинетопласта могут отражать филогенетические связи внутри кинетопластид[3]. Кинетопласт обычно находится вблизи базального тельца жгутика, поэтому, вероятно, прочно связан с цитоскелетом. Кинетопласт можно легко визуализировать в клетках при помощи окрашивания DAPI[en][4].
Кинетопласт содержит ДНК в двух формах: миникольца[en] и максикольца. Максикольца содержат от 20 до 40 тысяч пар оснований (килобаз, кб) и имеются в кинетопласте в числе нескольких десятков. Один кинетопласт содержит несколько тысяч миниколец, содержащих 0,5—1 кб. Максикольца кодируют белки, необходимые для функционирования гигантской митохондрии, в которой находится кинетопласт. Единственная известная на данный момент функция миниколец заключается в регуляции экспрессии максиколец путём образования направляющих РНК. Максикольца и миникольца катенированы друг с другом, образуя плоскую сеть, похожую на кольчугу. При репликации кДНК сначала происходит разъединение колец, а в дочерних кинетопластах они снова катенируются[4][5]. Структура кДНК наиболее изучена у Crithidia fasciculata[en], которая представляет собой катенированный диск из мини- и максиколец, большинство из которых не сверхспирализованы[3]. С внешней стороны к кДНК непосредственно примыкают два белковых комплекса, повернутые на 180° относительно друг друга и участвующие в репликации миниколец[1][2][4][5].
У разных представителей кинетопластид кинетопласт и его ДНК имеют разное строение. Известны следующие варианты, отличающиеся от описанной выше типичной схемы[3]:
Удвоение кинетопласта происходит одновременно с удвоением соседнего жгутика сразу перед началом репликации ядерной ДНК. В типичном кинетопласте (как у Crithidia fasciculata) инициация репликации происходит при размыкании миниколец кДНК топоизомеразой II[en]. Свободные миникольца выходят в пространство между кинетопластом и внутренней митохондриальной мембраной, известное как кинетофлагеллярная зона[2][3][5]. Далее миникольца посредством неизвестного механизма перемещаются в противоположно расположенные антиподиальные белковые комплексы, которые содержат эндонуклеазу, хеликазу, ДНК-полимеразу, ДНК-праймазу и ДНК-лигазу, которые устраняют ошибки репликации в только что удвоенных миникольцах[4]. Только что реплицированные миникольца можно отличить от зрелых миниколец по наличию узкой щели. Миникольца, не подвергавшиеся удвоению, остаются ковалентно замкнутыми. Сразу после репликации все новоудвоенные миникольца присоединяются к сети кДНК, и их щели частично репарируются[1][5].
Пока продолжается репликация миниколец, сеть кДНК непрерывно вращается вокруг центральной оси диска, чтобы не допустить присоединения новых миниколец к материнскому кинетопласту. Считается, что вращение непосредственно связывается с удвоением соседнего жгутика, поскольку дочернее базальное тельце вращается вокруг материнского в такт с вращением кинетопласта. Благодаря вращению миникольца дочернего кинетопласта соединяются в спираль и постепенно смещаются к центру диска, по мере того как другие миникольца отщепляются от материнской кДНК и отправляются в кинетофлагеллярную зону для репликации[2][4][5].
Механизм удвоения максиколец не изучен так подробно, как миниколец. Удалось выявить структуру под названием nabelschnur (с немецкого «пуповина»), которая связывает дочернюю кДНК с исходной до их разделения. С помощью FISH удалось доказать, что nabelschnur состоит из максиколец кДНК[4].
В процессе репликации кинетопласта выделяют пять стадий, каждая из которых связана с удвоением соседнего жгутика. 1. Стадия I. Кинетопласт не начал реплицироваться, в нём нет антиподиальных белковых комплексов. 2. Стадия II. В кинетопласте начинают выявляться антиподиальные комплексы. Начинается удвоение базального тельца жгутика. 3. Стадия III. Начинается отделение нового жгутика, кинетопласт приобретает двухчастный облик. 4. Стадия IV. Дочерние кинетопласты практически разделены и связываются только nabelschnur. 5. Стадия V. Дочерние кинетопласты окончательно разъединяются, nabelschnur разрушается. Структура кинетопластов идентична таковой на первой стадии[4].
Trypanosoma cruzi способна осуществлять репарацию нуклеотидов и в ядерной ДНК, и в кДНК, которые были повреждены активными формами кислорода, образовавшимися в организме хозяина в ходе инфекции[6]. ДНК-полимераза β[en] клеток T. cruzi устраняет окислительные повреждения ДНК с помощью эксцизионной репарации оснований. Вероятно, этот фермент устраняет окислительные повреждения кДНК, вызванные генотоксическим стрессом, во время её репликации[6].
Эта статья входит в число добротных статей русскоязычного раздела Википедии. |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .