La estructura molecular del parásito, (Borst, P et al, 1985; Ventura,R, 2000; Schnaufer, A 2002) muestra como característica una mitocondria que usualmente contiene una gran masa de DNA (kDNA) compacta dispuesta en minicirculos y maxicirculos en el quinetoplasto, en una cantidad cercana a 20.000 para los minicirculos y de 20 a 50 para los maxicirculos por quinetoplasto.
Los maxicirculos son moléculas de DNA circular de 25 a 35 kb de tamaño, contienen 2 pequeños genes rRNA, 18 genes estructurales y 10 genes RNA guía, con ausencia de genes tRNA. Los genes están dentro de 17 kb y el resto consiste en repeticiones en tandem de AT. Esta es llamada región divergente ya que cambia de tamaño y de secuencia entre especies (Ou et al ,1991). Los maxicírculos aparentemente ausente en varios aislados de T.evansi, son equivalentes al DNA mitocondrial de otro tipo de organismos, y con funciones similares, codifican proteínas que se encuentran involucradas en producción de energía y codifican gRNA (Ou et al ,1991).
Maxicirculos y minicírculos codifican con genes RNA guías. Algunos genes en el maxicírculo tienen errores los cuales necesitan ser editados. Los RNAs guía son importantes para la edición en la mitocondria de quinetoplastidos (Ou et al ,1991).
Los minicírculos son un grupo heterogéneo, con un tamaño de 0.5 a 1.5 kb, difieren entre especies en el número de unidades repetitivas de variable conservada, encontrándose en algunas especies con dos repeticiones por fragmento de DNA y en otras con cuatro repeticiones. Los minicirculos pueden ser pequeños de 400 pb o tan largos como de 2200 pb. (Shu et al, 1993); tienen una región de secuencia conservada que conforma una malla donde se origina la replicación de ambas bandas y una región variable. Dentro de la malla, hay múltiples clases de secuencias de minicirculos que difieren en la región variable y su frecuencia, varía desde tan baja como 10 copias hasta tan alta como 200 copias por malla. La replicación de los minicirculos ocurre durante la Fase S del DNA nuclear (Shu et al, 1993).
La función de los minicirculos está relacionada con la edición del RNA en el Trypanosoma ya que codifican RNAs guía (gRNAs) (Ou et al, 1991), y su DNA puede ser usado para la detección y diferenciación de varios aislados, como en estudios poblacionales en especies de Trypanosoma y ya se han realizado algunos estudios en T. evansi (Ou et al ,1991) teniéndose determinada una Secuencia Universal de Minicirculos (UMS) (GGGGTTGGTGTAA) (Shu et al, 1993).
Dentro de la estructura molecular del Trypanosoma, se encuentra el gen de la pequeña subunidad rDNA (SSU rDNA), el cual contiene regiones de secuencias divergentes; esta característica del SSU rDNA es usado ampliamente como marcador molecular, para inferir en las relaciones entre taxas relacionadas remotamente o taxas muy cerradas. La amplificación de las regiones rDNA por PCR, se ha preferido para realizar análisis filogenéticos y para caracterizar molecularmente las relaciones entre los organismos de las taxas mayores. Los genes rDNA de los animales usualmente varían entre 1800 a 1900 bp., con unas pequeñas variaciones(Frasca et al, 2003).
Con los genes rDNA los parásitos pueden ser detectados a nivel de especie, son ampliamente conservados y exhiben un mosaico de regiones conservadas y divergentes dentro del genoma (Abd-Elsalam et al, 2003). Esto puede ocurrir en múltiples copias con
arreglos de repeticiones en tamdem, y cada repetición o unidad contienen 3 genes que codifican las subunidades ribosomales RNA 18S, la 5.8S y la unidad grande (LSU) 28S (Abd-Elsalam et al, 2003), y cada una es separada por un espaciador de transcripción interna (ITS I e ITS 2) (Figura 6)
Figura 6. Estructura del rDNA
El DNA del quinetoplasto (kDNA) está presente en una región especializada del mitocondrion, llamado quinetoplasto. El kDNA consiste en un complejo inmenso de minicirculos concatenados (10.000) y algunos maxicirculos (50). El último es el equivalente al genoma mitocondrial clásico de otros organismos y contiene varios genes que codifican para algunos componentes de la cadena respiratoria de la mitocondria.
El kDNA, el DNA mitocondrial de protozoos flagelados del orden quinetoplástida, son los únicos en este tipo de estructura, función y modo de replicación. Este consiste en pocas docenas de maxicirculos, codificando proteínas típicas mitocondriales y RNA ribosomales, y varios miles de minicirculos (Shlomai, 2004), codificando moléculas de RNA guía que tienen función en la edición de la transcripción de UNAM de los maxicirculos.
La replicación del kDNA ocurre durante la fase S nuclear e incluye la duplicación de minicirculos separados y maxicirculos concatenados y la generación de dos progenies de mallas de kDNA que se segrega durante la división celular.
Estudios sobre la replicación de enzimas y unión de proteínas en el kDNA, revelan su extraordinaria organización en clusters en sitios definidos flanqueando el disco del kDNA, en correlación con el desarrollo en el ciclo celular y en el proceso de replicación del kDNA (Shlomai, 2004).
2.1.4.1. Edición del DNA
Para la edición del RNA de los organismos quinetoplástidos, se han determinado dos sistemas de edición de DNA en este tipo de parásitos: en el primer sistema de edición, es un proceso del RNA mitocondrial que se caracteriza por la inserción y delección del nucleotido uridina U dentro de las regiones codificantes de los maxicirculos codificados con mRNA incompletos, para producir ORF; esto es mediado por unos RNA guías sobrepuestos complementarios codificados en moléculas maxi y mini circulos y por una serie de pasos de clivaje y ligación enzimática. (Shu et al, 1993; Schimd, et al. 1995). Los RNAg son pequeñas moléculas de RNA metabólicamente estables, identificados dentro de la mitocondria de los quinetoplástidos como el Trypanosoma, involucrados en un inusual proceso de maduración de los pre- RNAm mitocondriales llamado edición del kRNA. Durante la edición de estos kRNA se produce la inserción en un sitio específico de los nucleótidos Uridina y algunas veces delección desde diferentes moléculas incompletas de RNAm (Schimd, et al., 1995).
El segundo sistema, es la modificación de una C34 por U34 en el anticodón de una tRNAtrp, permitiendo la decodificación de un codon de parada UGA como tryptophan (inserción U). Estos eventos de retroposición son debidos a pérdidas estocásticas de secuencias enteras de minicirculos y sus RNAg codificadas en la segregación de un quinetoplasto DNA dentro de células hijas en la división celular (Shu et al, 1993).
2.1.4.2. Transcripción del DNA y miniexones
En los Trypanosomatidaes solo algunos promotores han sido identificados. Dentro de estos se encuentra el promotor VSG, el promotor ribosomal RNA, el promotor de tubulina y el promotor RARP para los cuales se requieren abundantes productos del gen (Schimd, et al., 1995).
Contario a lo que ocurre en todos los organismos eucarióticos, el DNA de los Trypanosomatidaes (Figura 7), se transcribe continuamente en forma de un mensajero
maduros de RNAs reciben 36 nucleótidos de una secuencia larga líder, llamada “splice leader” o “miniexón” (Schimd, et al., 1995).
Figura 7. Proceso de transcripción en los Quinetoplastos