Scoperta e caratterizzazione
L’identificazione del coenzima Q, conosciuto anche come coenzima Q10 o ubichinone, non è stato un semplice caso di serendipità, ma frutto di approfondite ed estese ricerche scientifiche. La scoperta del coenzima Q ha rappresentato la chiave di collegamento tra i diversi complessi della catena di trasporto degli elettroni e la produzione di energia.
Era il 1957 quando il Dr. Fred Crane e i suoi collaboratori stavano lavorando ad un grande progetto di ricerca nel laboratorio del Dr. David Green, all’università di Wisconsin. Essi isolarono dai mitocondri di cuore di mucca una “ignota sostanza giallastra”, così da loro definita.
Contemporaneamente, un altro gruppo di ricerca con sede a Liverpool, guidato dal Dr. R.A. Morton, isolò dal fegato di ratto la stessa identica sostanza. Essi la denominarono ubichinone, perché distribuita in tutti i tessuti animali.
Fu il Dr. Karl Folkers, che nel 1958, determinò la struttura del coenzima Q e da allora non smise mai di condurre ricerche su questo metabolita. Indubbiamente, il Dr. Folkers con il suo lavoro ha reso nota l’efficacia della supplementazione del coenzima Q a scopi medici.
Infine, nel 1978, il Dr. Peter Mitchell vinse il Premio Nobel per la chimica, grazie all’identificazione del meccanismo d’azione del coenzima Q nel processo chemiosmotico per la sintesi di ATP.
Struttura molecolare del coenzima Q
Il coenzima Q è un 1,4-benzochinone sostituito in posizione 6 con una catena laterale formata da un numero variabile di unità isoprenoidi. Per esempio, nelle cellule di mammifero, l’ubichinone è costituito da 10 unità isoprenoidi, da qui appunto il nome di coenzima Q10. La catena laterale isoprenica è idrofobica, caratteristica fondamentale per la sua funzione: diffondere liberamente tra i complessi della catena respiratoria nel doppio strato lipidico della membrana mitocondriale. L’anello chinonico, d’altro canto, può ossidarsi o ridursi (reazione redox) e questa sua caratteristica gli permette di essere coinvolto direttamente nel trasporto di elettroni nella catena respiratoria mitocondriale.
L’ubichinone (Q) può accettare un elettrone e un protone, pertanto diventare radicale semichinonico (.QH) oppure può accettare due elettroni e due protoni per formare l’ubichinolo (QH2).
Quali sono le funzioni biologiche del coenzima Q10?
Il coenzima Q è presente in quasi tutte le membrane cellulari e svolge una grande varietà di funzioni biologiche. La più nota è quella di cofattore mitocondriale. Esso è infatti implicato nel trasferimento degli elettroni nella catena respiratoria. L’ubichinone, grazie alle sue proprietà redox, accetta elettroni dal NADH o succinato, rispettivamente tramite i complessi I o II, e li trasferisce al complesso III della catena respiratoria. In questo modo viene sintetizzata ATP, l’energia indispensabile per gli esseri viventi.
Un’altra funzione del coenzima Q è quella di contrastare la ferroptosis. Essa è una nuova forma di morte cellulare, solo recentemente caratterizzata. La ferroptosis è causata dalla perossidazione dei fosfolipidi di membrana in seguito all’aumento di ferro intracellulare. Diversi studi hanno constatato che bloccare la ferroptosis, può essere particolarmente promettente nella cura di alcune malattie neurodegenerative.
Il coenzima Q ha anche la funzione di antiossidante extra-mitocondriale. Esso è in grado di rigenerare altre molecole antiossidanti quali la vitamina E e C e di bloccare la formazione di ROS (reactive oxygen species). I ROS sono infatti particolarmente deleteri per la cellula in quanto possono indurre stress ossidativo nel DNA, lipidi e proteine, e portare a morte cellulare.
Come viene sintetizzato il coenzima Q?
La maggior parte del coenzima Q è sintetizzato all’interno dalle cellule di mammifero. Le unità isoprenoidi derivano dalla via metabolica del mevalonato, mentre l’anello chinonico è un derivato della tirosina o fenilalanina.
La biosintesi del coenzima Q avviene principalmente in quattro fasi:
(1) produzione del precursore dell’anello chinonico, l’acido 4-idrossibenzoico (4-HB).
(2) generazione della coda isoprenoide.
(3) legame del 4-HB alla coda isoprenoide.
(4) modificazione del precursore del coenzima Q, attraverso una serie di reazioni che portano alla formazione della forma matura dell’ubichinone.
Le prime due reazioni avvengono nel citosol della cellula, le ultime due nella matrice mitocondriale.
Applicazioni terapeutiche
Alcuni pazienti, per lo più bambini, possono presentare difetti nella sintesi di coenzima Q. Questa malattia detta deficit di coenzima Q, può scatenare una serie di patologie tra cui retinopatie, neuropatie o disabilità intellettuali. Diversi studi hanno dimostrato che grazie al supplemento di questa molecola è possibile curare o per lo meno mitigare gli effetti da deficit di coenzima Q.
La produzione endogena di coenzima Q10 diminuisce all’aumentare dell’età. E’ stato visto che la somministrazione combinata di selenio e ubichinone in persone di età avanzata, riduce stress ossidativo e quindi ha la funzione di alleviare o ritardare patologie associate all’invecchiamento.
Scompensi cardiaci accompagnati dalla formazione di ROS possono essere attenuati dalla somministrazione di coenzima Q. Inoltre, la terapia da coenzima Q riduce la comparsa di aritmie cardiache e riduce la mortalità causata da malattie cardiovascolari.
Di particolare importanza è il ruolo svolto dal coenzima Q nella prevenzione dei tumori. Per esempio, la riduzione nella produzione di coenzima Q in donne con tumore al seno, costituisce un elemento di prognosi negativa .
L’assunzione di ubichinone ridona elasticità alla pelle, combatte la stanchezza e dona energia all’organismo.
Curiosamente, l’assunzione di coenzima Q10 contrasta l’infertilità. L’ubichinone infatti, migliora sia la morfologia che la qualità dello sperma.
La somministrazione di coenzima Q viene ampiamente utilizzato per curare alcune malattie degenerative tra cui Alzheimer’s, Parkinson’s e Sclerosi Multipla.
Infine il coenzima Q stimola il sistema immunitario e la prestazione fisica.
In quali alimenti si trova il coenzima Q?
- Pesce grasso (salmone, tonno, sardine e sgombro)
- Frutti di mare
- Fegato di pollo, manzo e maiale
- Farine integrali
La maggior parte degli individui ricavano una quantità sufficiente di coenzima Q dalla dieta. La somministrazione di coenzima Q come integratore è indicata per soggetti con particolari condizioni di salute. Il dosaggio giornaliero di ubichinone può variare dai 30-90mg, preso a dosi frazionate, ma alle volte la dose raccomandata può arrivare fino a 200mg al giorno. E’ importantissimo consultare il medico e assumere questo integratore sotto stretta sorveglianza!
Fonti
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- Rodick, T. C., Seibels, D. R., Babu, J. R., Huggins, K. W., Ren, G., & Mathews, S. T. (2018). Potential role of coenzyme Q10 in health and disease conditions. Nutrition and Dietary Supplements, Volume 10, 1–11. https://doi.org/10.2147/NDS.S112119
- Guerra, R. M., & Pagliarini, D. J. (2023). Coenzyme Q biochemistry and biosynthesis. Trends in Biochemical Sciences, 48(5), 463–476. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2022.12.006
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