Убихинон: коэнзим Q10 в клеточном дыхании¶

Убихинон (коэнзим Q₁₀, CoQ₁₀) — жирорастворимое хиноновое соединение, выполняющее функцию переносчика электронов в дыхательной цепи митохондрий и обладающее антиоксидантными свойствами. Молекула состоит из бензохинонового ядра и боковой изопреноидной цепи из десяти звеньев, что и отражено в цифре в названии. Убихинон присутствует в клетках почти всех аэробных организмов — от бактерий до человека, а его название происходит от латинского ubique («везде»).

¶Химическое строение

Основа молекулы — пара-бензохиноновое кольцо, способное обратимо присоединять и отдавать электроны. К кольцу присоединена боковая цепь из десяти изопреновых единиц, обеспечивающая растворимость в липидах и удержание молекулы в мембране. Благодаря хиноновому ядру убихинон переключается между тремя формами:

• убихинон (окисленная форма, Q);
• семихинон (радикальная форма, QH•);
• убихинол (восстановленная форма, QH₂).

Эта способность принимать один или два электрона делает CoQ₁₀ универсальным переносчиком в окислительно-восстановительных реакциях.

¶Роль в клеточном дыхании

Убихинон занимает центральное положение в дыхательной (электронтранспортной) цепи внутренней мембраны митохондрий. Он собирает электроны от нескольких доноров и передаёт их дальше — на комплекс III.

Принимая электроны, убихинон восстанавливается до убихинола, который затем окисляется комплексом III (bc₁), передавая электроны цитохрому c. При этом убихинон участвует в переносе протонов через мембрану по Q-циклу, что создаёт протонный градиент — движущую силу синтеза АТФ. Таким образом, CoQ₁₀ связывает работу комплексов I, II и III и напрямую влияет на энергетический обмен клетки.

¶Антиоксидантные функции

Помимо транспорта электронов, убихинол действует как липофильный антиоксидант. Он нейтрализует свободные радикалы в мембранах и липопротеинах, защищая липиды от перекисного окисления. Восстановленный CoQ₁₀ также регенерирует витамин E (α-токоферол), возвращая его в активную форму.

¶Биосинтез и источники

Убихинон синтезируется во всех клетках человека, ключевые этапы происходят в митохондриях. Промежуточным звеном служит мевалоновый путь, общий с синтезом холестерина, — поэтому статины, подавляющие этот путь, могут снижать уровень CoQ₁₀. Пищевые источники: мясо, рыба, печень, растительные масла, орехи. Наибольшие концентрации CoQ₁₀ обнаруживаются в тканях с высоким энергопотреблением — сердце, печени, почках.

¶Дефицит и клиническое значение

Недостаток убихинона связывают с нарушениями энергообмена в миокарде и мышцах. Редкие наследственные дефекты биосинтеза CoQ₁₀ вызывают энцефаломиопатии и нефротический синдром. С возрастом собственный синтез снижается. CoQ₁₀ применяется в качестве биологически активной добавки; в ряде стран используется как лекарственное средство при сердечной недостаточности, однако доказательная база его клинической эффективности остаётся предметом дискуссий.

¶Открытие

Убихинон был выделен в 1955 году американским биохимиком Фредериком Крейном и его коллегами из бычьего сердца; тогда же установили его роль в дыхательной цепи. В 1957 году британский исследователь Питер Митчелл развил хемиосмотическую теорию, объяснившую механизм сопряжения переноса электронов и синтеза АТФ, за что в 1978 году получил Нобелевскую премию по химии.