Ubiquinona

Qué es la ubiquinona

Ubiquinona, coenzima Q y CoQ10 se usan a menudo como sinónimos, y en la conversación corriente no pasa nada por ello. Sin embargo, solo el primero de los tres términos nombra algo preciso: un estado electrónico. Cuando el anillo de benzoquinona conserva sus dos grupos carbonilo intactos, sin electrones adicionales, la molécula se llama ubiquinona. En cuanto acepta dos electrones y dos protones pasa a llamarse ubiquinol. El reparto completo de nombres, la etimología del término y la historia de su descubrimiento se explican con detalle en la entrada dedicada a la coenzima Q. Aquí interesa detenerse en lo que distingue a la ubiquinona como especie química concreta: su papel de punto de partida y de destino final en cada ciclo de la cadena respiratoria.

La familia de las quinonas

Químicamente, la ubiquinona pertenece al grupo de las benzoquinonas: un anillo de seis carbonos con dos grupos cetona en posiciones opuestas, capaz de aceptar y ceder electrones con facilidad. No es la única quinona con función biológica relevante. La vitamina K es una naftoquinona, con un anillo aromático adicional fusionado a la estructura básica, y su función, ligada a la coagulación sanguínea, no tiene nada que ver con el transporte mitocondrial de electrones. Las plantas usan una tercera variante, la plastoquinona, dentro de la fotosíntesis. El parecido estructural entre estas moléculas es un accidente bioquímico compartido por evolución convergente, no una señal de que puedan sustituirse unas a otras. Cada una ocupa un compartimento celular distinto y trabaja con una maquinaria enzimática propia, que no reconoce a las demás como sustrato.

El ciclo Q y la fuga de electrones en el complejo III

En el complejo III de la cadena respiratoria, la ubiquinona y el ubiquinol intercambian su papel en un mecanismo conocido como ciclo Q. El ubiquinol entrega un electrón en el sitio Qo, próximo al espacio intermembrana, y queda convertido transitoriamente en semiquinona, un radical inestable. Ese electrón viaja hacia el citocromo c a través de una proteína hierro-azufre; el segundo electrón de la misma molécula recorre un camino distinto, a través de dos grupos hemo del citocromo b, hasta el sitio Qi, próximo a la matriz mitocondrial, donde ayuda a regenerar una nueva molécula de ubiquinona. El ciclo se repite sin descanso. Ocurre, sin embargo, que la semiquinona del sitio Qo no siempre entrega su electrón exactamente donde debe. Una fracción escapa hacia el oxígeno molecular disuelto y genera el anión superóxido, la especie reactiva de oxígeno más habitual en la mitocondria. Es una paradoja incómoda. El mismo intermediario que hace posible la síntesis de ATP es también, en pequeñas dosis, la principal fuga de radicales libres de la célula.

Cuando la biosíntesis falla

La fabricación de coenzima Q, en cualquiera de sus estados, depende de una ruta biosintética que involucra al menos una decena de genes agrupados bajo la sigla COQ. El punto de partida isoprenoide de esa ruta procede del farnesil pirofosfato, el mismo intermediario que ramifica también hacia el colesterol. Cuando alguno de los genes COQ porta una variante patogénica aparece la deficiencia primaria de coenzima Q10, un grupo de mitocondriopatías hereditarias de herencia autosómica recesiva. Los genes implicados con más frecuencia incluyen PDSS1, PDSS2, COQ2, COQ4, COQ6, COQ7, COQ8A, COQ8B y COQ9, y cada uno tiende a asociarse a un patrón algo distinto de afectación, con predominio renal, neurológico o muscular según el caso. Es una enfermedad rara, descrita en un número reducido de familias en todo el mundo, y su clasificación genética sigue revisándose a medida que aparecen nuevos genes candidatos.

Preguntas frecuentes

¿Ubiquinona y CoQ10 son lo mismo?

En la práctica sí se usan como sinónimos, aunque con matices que importan en el laboratorio. CoQ10 designa la molécula completa, con sus diez unidades isoprenoides, sin especificar su estado de oxidación. Ubiquinona precisa además que se trata de la forma oxidada. La proporción entre ubiquinona y ubiquinol en una muestra de sangre se usa como marcador de estrés oxidativo, y confundir ambas formas al medir falsearía el resultado.

¿La ubiquinona es antioxidante?

No, no directamente. La actividad antioxidante corresponde al ubiquinol, que es quien neutraliza radicales libres al ceder electrones. La ubiquinona necesita reducirse primero.

¿Todas las quinonas del organismo cumplen la misma función?

Comparten estructura química de base, pero no función biológica. La vitamina K interviene en la coagulación sanguínea a través de la carboxilación de factores de coagulación hepáticos, un proceso ajeno por completo a la cadena respiratoria. El parecido estructural entre las quinonas biológicas es, en ese sentido, más una curiosidad bioquímica que una pista funcional.

¿Cuántos genes intervienen en fabricar coenzima Q?

Al menos diez. Un fallo en cualquiera de ellos, como el gen COQ2, situado en el brazo largo del cromosoma 4, basta para desencadenar una mitocondriopatía hereditaria de las que se agrupan bajo el nombre de deficiencia primaria de coenzima Q10.

Referencias

1. Instituto Nacional del Cáncer. Coenzima Q10 (PDQ): versión para pacientes. NIH.
2. GeneReviews. Primary Coenzyme Q10 Deficiency Overview. NCBI Bookshelf.
3. Manual MSD, versión para el público general. Coenzima Q10 (CoQ10).
4. Macedo-Márquez A. et al. La producción de especies reactivas de oxígeno (EROs) en las mitocondrias de Saccharomyces cerevisiae. TIP Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas.