Research Article

Deciphering Trypanosoma lainsoni kDNA minicircles: insights into genetic diversity, mRNA editing, and molecular diagnosis

Déchiffrement des minicercles d'ADNk de Trypanosoma lainsoni : aperçus sur la diversité génétique, l'édition des ARNm et le diagnostic moléculaire

¹ Unidad de Epidemiología Molecular (UEM), Instituto de Patología Experimental “Dr. Miguel Ángel Basombrío”, Universidad Nacional de Salta-CONICET, Salta, Argentina
² Laboratorio de Interacciones Hospedero-Patógeno – UBM, Institut Pasteur de Montevideo, Montevideo, Uruguay
³ Unidad de Bioinformática, Institut Pasteur de Montevideo, Montevideo, Uruguay
⁴ Laboratorio de Genómica Evolutiva, Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Uruguay
⁵ Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay

^* Corresponding author: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. ; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Received: 5 May 2025
Accepted: 26 May 2026

Abstract

The mitochondrial genome of kinetoplastids, organized in a unique DNA net called the kinetoplast, presents significant complexity compared to other eukaryotic mitochondrial genomes. Minicircles, which constitute over 90% of the kinetoplast mass, are essential for the post-transcriptional editing of maxicircle transcripts. This study focuses on Trypanosoma lainsoni, a trypanosomatid first discovered in northern Brazil and later reported in Argentina. Utilizing a combined second and third generation sequencing approach, we conducted an in-depth analysis of the kDNA minicircles of three Argentinian isolates of T. lainsoni. Through de novo assembly, minicircle molecules with two conserved regions interspaced by two hypervariable regions 180° apart, were identified. Guide RNAs encoded within hypervariable regions were inferred and the mitochondrial mRNA editing cascades mediated by these guide RNAs were fully reconstructed. We also developed a PCR-based approach for the detection and confirmation of T. lainsoni kDNA using minicircle-specific primers. A deeper analysis on the diversity of minicircle hypervariable regions revealed that the three isolates correspond to different genotypes circulating in the region. This research significantly advances our understanding of the genomic architecture of T. lainsoni and offers valuable tools for its molecular identification, differentiation from other trypanosomes, and the study of kinetoplastid biology.

Résumé

Le génome mitochondrial des Kinetoplastida, organisé en un réseau d'ADN unique appelé kinétoplaste, présente une complexité significative comparée à celle des autres génomes mitochondriaux eucaryotes. Les minicercles, qui constituent plus de 90 % de la masse du kinétoplaste, sont essentiels à l'édition post-transcriptionnelle des transcrits des maxicercles. Cette étude porte sur Trypanosoma lainsoni, un trypanosomatidé découvert initialement dans le nord du Brésil et signalé ultérieurement en Argentine. Grâce à une approche de séquençage combinée de deuxième et troisième génération, nous avons mené une analyse approfondie des minicercles d'ADNk de trois isolats argentins de T. lainsoni. Par assemblage de novo, des molécules de minicercles présentant deux régions conservées séparées par deux régions hypervariables diamétralement opposées (180°) ont été identifiées. Les ARN guides codés dans les régions hypervariables ont été identifiés et les cascades d'édition de l'ARNm mitochondrial qu'ils régulent ont été entièrement reconstituées. Nous avons également mis au point une méthode PCR pour la détection et la confirmation de l'ADNk de T. lainsoni à l'aide d'amorces spécifiques des minicercles. Une analyse plus approfondie de la diversité des régions hypervariables des minicercles a révélé que les trois isolats correspondent à différents génotypes circulant dans cette région. Ces travaux contribuent de manière significative à notre compréhension de l'architecture génomique de T. lainsoni et offrent des outils précieux pour son identification moléculaire, sa différenciation des autres trypanosomes et l'étude de la biologie des Kinetoplastida.