Os coencimas Q (tamén coenzimas Q) ou ubiquinonas son un grupo de coencimas formados por unha quinona cunha cadea lateral de isoprenos e unha estrutura química similar á das vitaminas E e K con importantes funcións biolóxicas. A máis salientable destas ubiquinonas nos humanos é o coencima Q10 ou CoQ10.
O coencima Q foi descuberto polo equipo dirixido polo profesor Fred L. Crane no Instituto Encimático da Universidade de Wisconsin-Madison. A súa estrutura química foi resolta en 1958 polo Dr. D. E. Wolf e un grupo dirixido polo Dr. Karl Folkers dos Laboratorios Merck.[1]
Os diversos tipos de coencimas Q poden diferenciarse polo número de isoprenos que posúe a súa cadea lateral, que se indican como subíndice. Na natureza hai organismos con ubiquinonas con 6 unidades de isopreno (Saccharomyces cerevisiae), 8 (Escherichia coli) ou 9 (Caenorhabditis elegans), ou unha combinación de 9 e 10 (Mus musculus). Nos humanos a forma máis común é o CoQ10, aínda que tamén se poden encontrar pequenas trazas de Q9. Esta molécula denomínase tamén ubiquinona xa que é tan "ubicua" que a producen practicamente todos os organismos con metabolismo respiratorio.
Na súa forma pura o coencima Q10 é un po cristalino amarelo-laranxa, inodoro e insípido. O CoQ10 difunde libremente na bicapa lipídica das membranas xa que é unha substancia liposoluble cunha estrutura de benzoquinona cunha longa cola isoprenoide hidrofóbica.
Nas células encóntrase en todas as membranas, onde realiza diversas funcións relacionadas coa súa capacidade redox, é dicir, a capacidade de alternar unha forma oxidada (quinona) cunha forma reducida (quinol). Como a molécula recolle dous hidróxenos doutras moléculas secuencialmente, hai un estado redox intermedio chamado semiquinona.
O CoQ10 está presente en todas as nosos células e intervén na produción de enerxía nas mitocondrias, xa que forma parte da cadea de transporte de electróns. O 95% das necesidades enerxéticas corporais obtense por procesos nos que intervén o coencima Q10[2][3]. Os órganos que fan un consumo maior de enerxía (corazón, pulmóns, fígado) son os que presentan unhas concentracións de CoQ10 máis elevadas[4].
Na cadea respiratoria transporta electróns desde o complexo I (NADH-redutase) ou desde o complexo II (succinato deshidroxenase) ata o complexo III (coencima Q-citocromo c redutase). Ademais tamén participa como aceptor de electróns da acil-coencima A deshidroxenase implicada na beta-oxidación de ácidos graxos e da dihidro-orotato deshidroxenase, encima implicado na síntese de nucleótidos. Intervén na lanzadeira do glicerol-fosfato. Tamén se demostrou a súa implicación na actividade de encimas que desaxustan a fosforilación oxidativa e na apertura do poro mitocondrial e, xa que logo, na regulación da apoptose. Noutras membranas mostra unha función antioxidante, xa sexa de forma directa evitando a formación de lipoperóxidos ou de forma indirecta a través da reciclaxe doutros antioxidantes lipídicos como a vitamina E, ou hidrosolubles como a vitamina C ou ácido ascórbico.
Absorbemos esta molécula en gran parte cos nosos alimentos, pero podemos tamén sintetizala no noso organismo. O CoQ10 é un antioxidante, que protexe ás células dos efectos dos radicais libres oxidantes. A redución das taxas de CoQ10 foi relacionada co envellecemento[5], e con factores como o esforzo físico extremo, o estrés, o aumento do consumo de alcohol e tabaco, e con certas doenzas e o tratamento con medicamentos que reducen a taxa de colesterol, como as estatinas (sen que neste aspecto se demostrase un efecto negativo das estatinas)[6]. Niveis baixos desta molécula son relacionados por algúns estudos con maiores taxas de mortalidade despois de fallos cardíacos [7] pero estes resultados son discutidos por outros estudos[6].
A nosa alimentación fornece unha cantidade diaria de 3 a 10 miligramos deste coencima[8]. Porén, en certas situacións pode ser necesaria a suplementación dietética. O coencima Q10 está presente sobre todo na carne e o peixe. Os legumes e os produtos lácteos conteñen relativamente pouco.[9]
Contido en CoQ10 dalgúns alimentos en µg/100 g de materia fresca[10] | ||||
Alimentos | Kamei (1986) |
Weber (1997) |
Mattila (2001) |
Kubo (2008) |
---|---|---|---|---|
Carne de vaca | 3100 | 3100 | 3650 | 3030-4010 |
Polo | 2100 | 1700 | 1400 | 1710-2500 |
Peixe | 550-6430 | 430-2700 | 850-1590 | 180-13000 |
Brócoli | 860 | 660 | ... | 701 |
Patacas | 100 | 52 | 50 | 105 |
Ovos | 370 | 150 | 120 | 73 |
Un proceso de múltiples pasos que comeza co acetil-CoA e segue pola vía do mevalonato produce farnesil-PP, o precursor do colesterol, do CoQ, do dolicol, e das proteínas isopreniladas. Un encima moi importante desta vía é a hidroximetilglutaril Co-A redutase. A longa cadea isoprenoide do CoQ sintetízase pola trans-preniltransferase, que condensa o farnesil-PP con varias moléculas de isopentenil-PP, todas con configuración trans.[11] O seguinte paso implica a condensación desta cadea lateral isoprenoide co 4-hidroxibenzoato, catalizada pola poliprenil-4-hidroxi benzoato transferase. O hidroxibenzoato sintetízase a partir da tirosina ou da fenilalanina. Ademais de na mitocondria, estas dúas reaccións iniciais teñen lugar tamén no retículo endoplasmático e nos peroxisomas, o que quere dicir que hai múltiples lugares de síntese na célula animal.[12].
Xenes implicados nesta biosíntese son: PDSS1, PDSS2, COQ2, e COQ8/CABC1.[13]
Utilízanse tres métodos diferentes para a fabricación de CoQ10: a fermentación con lévedos, a fermentación bacteriana e a síntese química. A producida pola fermentación dos lévedos está toda en configuración todo-trans, o que significa que é idéntica ao CoQ10 natural presente nos alimentos. Algúns estudos confirman a seguridade do consumo desta substancia[14].
O CoQ10 producida por síntese química xera tamén o isómero cis, unha configuración que non se atopa no CoQ10 natural.