Plastoquinona
Molécula que mueve electrones en la fotosíntesis
Plastoquinona
Nombres
Nombre IUPAC preferido
2,3-Dimetil-5-[(2 E ,6' E ,10 E ,14 E ,18 E ,22 E ,26 E ,30 E )-3,7,11,15,19,23,27, 31,35-nonametilhexatriaconta-2,6,10,14,18,22,26,30,34-nonaen-1-il]ciclohexa-2,5-dieno-1,4-diona
Identificadores
  • 4299-57-4 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
Araña química
  • 10627857 ☒norte
Identificador de centro de PubChem
  • 6433402
UNIVERSIDAD
  • OAC30J69CN controlarY
  • DTXSID40893791
  • InChI=1S/C53H80O2/c1-40(2)21-13-22-41(3)23-14-24-42(4)25-15-26-43(5)27-16-28-44( 6)29-17-30-45(7)31-18-32-46(8)33-19-34-47(9)35-20-36-48(10)37-38-51-39- 52( 54)49(11)50(12)53(51)55/h21,23,25,27,29,31,33,35,37,39H,13-20,22,24,26,28,30, 32,34,36,38H2,1-12H3/b41-23+,42-25+,43-27+,44-29+,45-31+,46-33+,47-35+,48-37 - ☒norte
    Clave: FKUYMLZIRPABFK-RLAZMVNUSA-N ☒norte
  • CC=1C(=O)/C=C(/C\C=C(\C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)C)C(=O)C=1C
Propiedades
C53H80O2​​​​​
Masa molar749,221  g·mol −1
Compuestos relacionados
Compuestos relacionados
1,4-benzoquinona quinona coenzima Q10
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

La plastoquinona ( PQ ) es una molécula de terpenoide - quinona ( meroterpenoide ) involucrada en la cadena de transporte de electrones en las reacciones dependientes de la luz de la fotosíntesis . La forma más común de plastoquinona, conocida como PQ-A o PQ-9, es una molécula de 2,3-dimetil-1,4- benzoquinona con una cadena lateral de nueve unidades de isoprenilo . Existen otras formas de plastoquinona, como las que tienen cadenas laterales más cortas como la PQ-3 (que tiene 3 unidades laterales de isoprenilo en lugar de 9), así como análogos como la PQ-B, la PQ-C y la PQ-D, que difieren en sus cadenas laterales. [1] Las unidades de benzoquinona e isoprenilo son ambas no polares , anclando la molécula dentro de la sección interna de una bicapa lipídica , donde generalmente se encuentran las colas hidrofóbicas . [1]

Las plastoquinonas son estructuralmente muy similares a la ubiquinona, o coenzima Q10 , y se diferencian por la longitud de la cadena lateral de isoprenilo, la sustitución de los grupos metoxi por grupos metilo y la eliminación del grupo metilo en la posición 2 de la quinona. Al igual que la ubiquinona, puede presentarse en varios estados de oxidación: plastoquinona, plastosemiquinona (inestable) y plastoquinol , que se diferencia de la plastoquinona por tener dos grupos hidroxilo en lugar de dos grupos carbonilo . [2]

El plastoquinol, en su forma reducida, también funciona como antioxidante al reducir las especies reactivas de oxígeno , algunas de las cuales se producen en las reacciones fotosintéticas y que podrían dañar la membrana celular. [3] Un ejemplo de cómo lo hace es reaccionando con superóxidos para formar peróxido de hidrógeno y plastosemiquinona. [3]

La reducción (de izquierda a derecha) de plastoquinona (PQ) a plastosemiquinona (PQH . ) a plastoquinol (PQH 2 ).

El prefijo plasto- significa plástido o cloroplasto , en alusión a su ubicación dentro de la célula. [4]

Papel en la fotosíntesis

La estructura del fotosistema II se muestra arriba, con el flujo de electrones detallado por las flechas rojas. Los sitios de unión de la plastoquinona Q A y Q B están incluidos en este flujo de electrones, y el plastoquinol abandona Q B para participar en el siguiente paso de las reacciones dependientes de la luz.

El papel que desempeña la plastoquinona en la fotosíntesis, más específicamente en las reacciones dependientes de la luz de la fotosíntesis, es el de un transportador de electrones móvil a través de la membrana del tilacoide . [2]

La plastoquinona se reduce cuando acepta dos electrones del fotosistema II y dos cationes de hidrógeno (H + ) del estroma del cloroplasto, formando así plastoquinol (PQH 2 ). Transfiere los electrones más abajo en la cadena de transporte de electrones a la plastocianina , un transportador de electrones móvil y soluble en agua, a través del complejo proteico citocromo b 6 f . [2] El complejo proteico citocromo b 6 f cataliza la transferencia de electrones entre plastoquinona y plastocianina, pero también transporta los dos protones al lumen de los discos tilacoides . [2] Esta transferencia de protones forma un gradiente electroquímico, que es utilizado por la ATP sintasa al final de las reacciones dependientes de la luz para formar ATP a partir de ADP y P i . [2]

Dentro del fotosistema II

La plastoquinona se encuentra dentro del fotosistema II en dos sitios de unión específicos, conocidos como Q A y Q B . La plastoquinona en Q A , el sitio de unión primario, está muy fuertemente unida, en comparación con la plastoquinona en Q B , el sitio de unión secundario, que se elimina mucho más fácilmente. [5] A Q A solo se le transfiere un solo electrón, por lo que tiene que transferir un electrón a Q B dos veces antes de que Q B pueda recoger dos protones del estroma y ser reemplazado por otra molécula de plastoquinona. El Q B protonado luego se une a un grupo de moléculas de plastoquinona libres en la membrana del tilacoide. [2] [5] Las moléculas de plastoquinona libres eventualmente transfieren electrones a la plastocianina soluble en agua para continuar las reacciones dependientes de la luz. [2] Hay sitios de unión de plastoquinona adicionales dentro del fotosistema II (Q C y posiblemente Q D ), pero su función y/o existencia no se han dilucidado por completo. [5]

Biosíntesis

El p-hidroxifenilpiruvato se sintetiza a partir de tirosina , mientras que el difosfato de solanesilo se sintetiza a través de la vía MEP/DOXP . El homogentisato se forma a partir del p-hidroxifenilpiruvato y luego se combina con el difosfato de solanesilo a través de una reacción de condensación . El intermedio resultante, 2-metil-6-solanesil-1,4-benzoquinol, se metila para formar el producto final, plastoquinol-9. [1] Esta vía se utiliza en la mayoría de los organismos fotosintéticos, como las algas y las plantas. [1] Sin embargo, las cianobacterias parecen no utilizar el homogentisato para sintetizar plastoquinol, lo que posiblemente dé como resultado una vía diferente a la que se muestra a continuación. [1]

Vía de biosíntesis de PQ-9 con intermediarios en azul, enzimas en negro y vías adicionales en verde.

Derivados

Algunos derivados que fueron diseñados para penetrar las membranas celulares mitocondriales ( SkQ1 (plastoquinonil-decil-trifenilfosfonio), SkQR1 (el análogo de SkQ1 que contiene rodamina ), SkQ3) tienen actividad antioxidante y protonófora . [6] Se ha propuesto a SkQ1 como un tratamiento antienvejecimiento, con la posible reducción de problemas de visión relacionados con la edad debido a su capacidad antioxidante. [7] [8] [9] Esta capacidad antioxidante resulta tanto de su capacidad antioxidante para reducir las especies reactivas de oxígeno (derivadas de la parte de la molécula que contiene plastoquinonol), que a menudo se forman dentro de las mitocondrias, como de su capacidad para aumentar el intercambio iónico a través de las membranas (derivada de la parte de la molécula que contiene cationes que pueden disolverse dentro de las membranas). [9] Específicamente, al igual que el plastoquinol, se ha demostrado que SkQ1 elimina los superóxidos tanto dentro de las células (in vivo) como fuera de las células (in vitro). [10] También se ha propuesto que SkQR1 y SkQ1 son una forma posible de tratar problemas cerebrales como el Alzheimer debido a su capacidad de reparar potencialmente los daños causados ​​por la beta amiloide . [9] Además, se ha demostrado que SkQR1 es una forma de reducir los problemas causados ​​por el traumatismo cerebral a través de sus capacidades antioxidantes, que ayudan a prevenir las señales de muerte celular al reducir las cantidades de especies reactivas de oxígeno que provienen de las mitocondrias. [11]

Referencias

  1. ^ abcde Nowicka, Beatrycze; Kruk, Jerzy (1 de septiembre de 2010). "Presentación, biosíntesis y función de quinonas isoprenoides". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergética . 1797 (9): 1587-1605. doi : 10.1016/j.bbabio.2010.06.007 . ISSN  0006-3002. PMID  20599680.
  2. ^ abcdefg Tikhonov, Alexander N. (1 de agosto de 2014). "El complejo citocromo b6f en la encrucijada de las vías de transporte de electrones fotosintéticos". Fisiología y bioquímica de plantas . 81 : 163–183. doi :10.1016/j.plaphy.2013.12.011. ISSN  1873-2690. PMID  24485217.
  3. ^ ab Mubarakshina, Maria M.; Ivanov, Boris N. (1 de octubre de 2010). "La producción y eliminación de especies reactivas de oxígeno en el depósito de plastoquinona de las membranas tilacoides de los cloroplastos". Physiologia Plantarum . 140 (2): 103–110. doi :10.1111/j.1399-3054.2010.01391.x. ISSN  1399-3054. PMID  20553418.
  4. ^ http://dictionary.reference.com/browse/Plastoquinone Definición de plastoquinona
  5. ^ abc Lambreva, Maya D.; Ruso, Daniela; Polticelli, Fabio; Scognamiglio, Viviana; Antonacci, Amina; Zobnina, Veranika; Campi, Gaetano; Rea, Giuseppina (2014). "Estructura / función / dinámica de los sitios de unión de plastoquinona del fotosistema II". Ciencia actual de proteínas y péptidos . 15 (4): 285–295. doi :10.2174/1389203715666140327104802. ISSN  1875-5550. PMC 4030317 . PMID  24678671. 
  6. ^ FF Severina; II Severina; YN Antonenkoa; TI Rokitskayaa; DA Cherepanovb; ES Mokhovaa; M.Yu. Vyssokikha; AV Pustovidkoa; OV Markovaa; LS Yaguzhinskya; GA Korshunovaa; NV Sumbatyana; MV Skulacheva; VP Skulacheva (2009). "Par catión penetrante / anión de ácidos grasos como protonóforo dirigido a mitocondrias". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 107 (2): 663–8. doi : 10.1073/pnas.0910216107 . PMC 2818959 . PMID  20080732. 
  7. ^ Skulachev, Vladimir P.; Anisimov, Vladimir N.; Antonenko, Yuri N.; Bakeeva, Lora E.; Cherniak, Boris V.; Erichev, Valery P.; Filenko, Oleg F.; Kalinina, Natalia I.; Kapelko, Valery I.; Kolosova, Natalia G.; Kopnin, Boris P.; Korshunova, Galina A.; Lichinitser, Mikhail R.; Obukhova, Lidia A.; Pasyukova, Elena G.; Pisarenko, Oleg I.; Roginsky, Vitaly A.; Ruuge, Enno K.; Senin, Iván I.; Severina, Inna I.; Skulachev, Maxim V.; Spivak, Irina M.; Tashlitsky, Vadim N.; Tkachuk, Vsevolod A.; Vyssokikh, Mikhail Yu.; Yaguzhinsky, Lev S.; Zorov, Dmitry B. (2008). "Un intento de prevenir la senescencia: un enfoque mitocondrial". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics . 1787 (5): 437–461. doi : 10.1016/j.bbabio.2008.12. 008 . Número de identificación personal  19159610.
  8. ^ http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya/contents/v73/pdf/bcm_1329.pdf Derivados de plastoquinona dirigidos a las mitocondrias como herramientas para interrumpir la ejecución del programa de envejecimiento. 5. SkQ1 prolonga la vida útil y previene el desarrollo de rasgos de senescencia. Anisimov et al. 2008
  9. ^ abc Isaev, NK; Stelmashook, EV; Stelmashook, NN; Sharonova, IN; Skrebitsky, VG (1 de marzo de 2013). "Envejecimiento cerebral y antioxidantes plastoquinona de tipo SkQ dirigidos a las mitocondrias". Bioquímica. Biokhimiia . 78 (3): 295–300. doi :10.1134/S0006297913030127. ISSN  1608-3040. PMID  23586724. S2CID  10787334.
  10. ^ Chistyakov, VA; Prazdnova, EV; Gutnikova, LV; Sazykina, MA; Sazykin, IS (julio de 2012). "Actividad de eliminación de superóxido del derivado de plastoquinona 10-(6'-plastoquinonil)deciltrifenilfosfonio (SkQ1)". Bioquímica. Biokhimiia . 77 (7): 776–778. doi :10.1134/S0006297912070103. ISSN  1608-3040. PMID  22817541. S2CID  17313702.
  11. ^ Isaev, NK; Novikova, SV; Stelmashook, EV; Barskov, IV; Silachev, DN; Khaspekov, LG; Skulachev, vicepresidente; Zorov, DB (septiembre de 2012). "El antioxidante de plastoquinona SkQR1 dirigido a las mitocondrias disminuye el déficit neurológico inducido por traumatismos en ratas". Bioquímica. Biokhimia . 77 (9): 996–999. doi :10.1134/S0006297912090052. ISSN  1608-3040. PMID  23157258. S2CID  11913685.
  • Plastoquinonas Historia, espectros de absorción y análogos.
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