DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-026-01736-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42236897
تاريخ النشر: 2026-06-03
المؤلف: Jumi Lee وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات وتأثيرات الإنزيم المساعد Q10
نظرة عامة
إن الإنزيم المساعد Q10 (CoQ10) هو عامل مساعد أكسدة-اختزال حيوي مهم يشارك في نقل الإلكترونات داخل الميتوكوندريا وحماية الخلايا من الإجهاد التأكسدي. تشير النتائج الحديثة إلى أن CoQ10 والإنزيمات المرتبطة به تلعب أدوارًا مهمة في تنظيم الفيروبتوز، وهو شكل من أشكال موت الخلايا يتميز بالاعتماد على الحديد وأكسدة الدهون. توفر هذه القسم نظرة عامة محدثة عن المسار الحيوي التقليدي لتخليق CoQ10 ووظائف الإنزيمات الرئيسية المرتبطة به، مع التأكيد على الأدوار المثبطة للفيروبتوز للإنزيمات مثل FSP1 و DHODH و SQOR، التي تسهل تجديد اليوبكوينول (CoQ10H₂).
علاوة على ذلك، تناقش المراجعة الإنزيمات المرتبطة بـ CoQ10 التي تم تحديدها حديثًا وآلياتها في تنظيم الفيروبتوز. من خلال دمج الرؤى من الكيمياء الحيوية والتمثيل الغذائي وعلم الأورام، يقترح المؤلفون أن إنزيمات CoQ10 تمثل أهدافًا علاجية واعدة لتطوير علاجات السرطان المعتمدة على الفيروبتوز.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الفيروبتوز، وهو شكل من أشكال موت الخلايا المنظم المعتمد على الحديد والذي يتميز بتراكم بيروكسيدات الدهون. هذه العملية ذات صلة خاصة في الأورام المتقدمة مثل سرطان الثدي الثلاثي السلبي (TNBC) وقد ظهرت كهدف علاجي واعد. يمكن أن تعزز العلاجات التقليدية، بما في ذلك الإشعاع والعلاج الكيميائي، حساسية الفيروبتوز، مما يحسن فعالية العلاجات الحالية للسرطان. يلعب إنزيم الجلوتاثيون بيروكسيداز 4 (GPX4) دورًا رئيسيًا في الفيروبتوز، حيث يقوم بإزالة سموم بيروكسيدات الدهون. ومع ذلك، تمتلك الخلايا أيضًا مسارات مستقلة عن GPX4 تستخدم مضادات الأكسدة الطبيعية (RTAs) للتخفيف من أكسدة الدهون، مع التركيز على دور الإنزيم المساعد Q10 (CoQ10) وإنزيماته كعناصر حاسمة في هذا النظام الدفاعي.
لقد حددت النتائج الحديثة بروتين مثبط الفيروبتوز 1 (FSP1) كإنزيم CoQ10 أكسيدوريدوكتاز خارجي مهم يقوم بتقليل CoQ10 المؤكسد إلى شكله المخفض، اليوبكوينول، مما يحبس الجذور الحرة للدهون. تسلط هذه الاكتشافات، إلى جانب أدوار إنزيمات أخرى مثل ديهيدروأوروتات ديهيدروجيناز (DHODH) وسلفيد:كوينون أكسيدوريدوكتاز (SQOR)، الضوء على إمكانية استهداف شبكة CoQ10 للأكسدة-الاختزال كاستراتيجية علاجية لتعزيز الفيروبتوز في خلايا السرطان. تؤكد الورقة على أن تعديل تخليق CoQ10 ودورة الأكسدة-الاختزال يمكن أن يوفر استراتيجيات قابلة للتنفيذ لاستغلال نقاط ضعف الفيروبتوز، لا سيما في السرطانات المقاومة للعلاج، مما يوفر طرقًا جديدة لعلاج السرطان.
نقاش
في هذا القسم، يتركز النقاش على الأدوار المعروفة والناشئة لإنزيمات CoQ10 أكسيدوريدوكتاز في وظيفة الميتوكوندريا وتنظيم الفيروبتوز. تم التعرف تقليديًا على إنزيمات CoQ10 أكسيدوريدوكتاز لدورها في سلسلة نقل الإلكترونات الميتوكوندرية (ETC)، ولكنها الآن مرتبطة أيضًا بعلم الأكسدة-الاختزال والفيروبتوز، وهو شكل من أشكال موت الخلايا المنظم الذي يتميز بأكسدة الدهون المعتمدة على الحديد. يتم تسليط الضوء على الإنزيمات الرئيسية مثل FSP1 و DHODH و SQOR و mGPDH و PRODH لأدوارها المزدوجة في كل من العمليات الأيضية وكبح الفيروبتوز. على سبيل المثال، تم تحديد FSP1 كمنظم حاسم للفيروبتوز من خلال قدرته على تقليل اليوبكوينون (CoQ10) إلى اليوبكوينول (CoQ10H2)، مما يمنع أكسدة الدهون بشكل مستقل عن محور GPX4-GSH. وبالمثل، يربط DHODH تخليق النوكليوتيدات بالتنفس الميتوكوندري بينما يعمل أيضًا كمثبط للفيروبتوز في ظل ظروف معينة.
يستكشف القسم أيضًا الأدوار المعتمدة على السياق لهذه الإنزيمات في الفيروبتوز، مؤكدًا أن وظائفها الحامية يمكن أن تختلف بناءً على الظروف الخلوية والحالات الأيضية. على سبيل المثال، بينما يساهم SQOR في إزالة سموم كبريتيد الهيدروجين ويدعم توازن الأكسدة-الاختزال، تم ربط نقصه بزيادة القابلية للفيروبتوز. بالإضافة إلى ذلك، فإن مشاركة المركب الأول في تنظيم الفيروبتوز معقدة، حيث يمكن أن يؤدي تثبيته إلى تعزيز أكسدة الدهون وتنشيط مسارات حماية مثل AMPK، مما يوضح التوازن المعقد بين الأيض الطاقي وآليات موت الخلايا. بشكل عام، تؤكد النتائج على الأدوار المتعددة الأوجه لإنزيمات CoQ10 أكسيدوريدوكتاز في الأيض الخلوي وإمكاناتها كأهداف علاجية في السرطان وأمراض أخرى تتميز بالفيروبتوز.
DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-026-01736-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42236897
Publication Date: 2026-06-03
Author(s): Jumi Lee et al.
Primary Topic: Coenzyme Q10 studies and effects
Overview
Coenzyme Q10 (CoQ10) is a crucial lipophilic redox cofactor involved in mitochondrial electron transport and cellular protection against oxidative stress. Recent findings indicate that CoQ10 and its associated oxidoreductases play significant roles in regulating ferroptosis, a form of cell death characterized by iron dependency and lipid peroxidation. This section provides an updated overview of the canonical biosynthetic pathway of CoQ10 and the functions of key oxidoreductases, emphasizing the ferroptosis-suppressive roles of enzymes such as FSP1, DHODH, and SQOR, which facilitate the regeneration of ubiquinol (CoQ10H₂).
Furthermore, the review discusses newly identified CoQ10-related enzymes and their mechanisms in ferroptosis regulation. By synthesizing insights from biochemistry, metabolism, and cancer biology, the authors propose that CoQ10 oxidoreductases represent promising therapeutic targets for developing ferroptosis-based cancer treatments.
Introduction
The introduction of the research paper discusses ferroptosis, an iron-dependent form of regulated cell death characterized by the accumulation of lipid peroxides. This process is particularly relevant in advanced tumors like triple-negative breast cancer (TNBC) and has emerged as a promising therapeutic target. Conventional treatments, including radiation and chemotherapy, can enhance ferroptosis sensitivity, thereby improving the efficacy of existing cancer therapies. A key player in ferroptosis is glutathione peroxidase 4 (GPX4), which detoxifies lipid hydroperoxides. However, cells also possess GPX4-independent pathways that utilize endogenous radical-trapping antioxidants (RTAs) to mitigate lipid peroxidation, with a focus on the role of coenzyme Q10 (CoQ10) and its oxidoreductases as critical components of this defense system.
Recent findings have identified ferroptosis suppressor protein 1 (FSP1) as a significant extramitochondrial CoQ10 oxidoreductase that reduces oxidized CoQ10 to its reduced form, ubiquinol, thereby trapping lipid radicals. This discovery, along with the roles of other enzymes like dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) and sulfide:quinone oxidoreductase (SQOR), highlights the potential of targeting the CoQ10 redox network as a therapeutic strategy for enhancing ferroptosis in cancer cells. The paper emphasizes that modulating the CoQ10 synthesis and redox cycle could provide actionable strategies for exploiting ferroptosis vulnerabilities, particularly in therapy-resistant cancers, thus offering new avenues for cancer treatment.
Discussion
In this section, the discussion centers on the established and emerging roles of CoQ10 oxidoreductases in mitochondrial function and ferroptosis regulation. CoQ10 oxidoreductases, traditionally recognized for their role in the mitochondrial electron transport chain (ETC), are now also implicated in redox biology and ferroptosis, a form of regulated cell death characterized by iron-dependent lipid peroxidation. Key enzymes such as FSP1, DHODH, SQOR, mGPDH, and PRODH are highlighted for their dual functions in both metabolic processes and ferroptosis suppression. For instance, FSP1 has been identified as a critical regulator of ferroptosis through its ability to reduce ubiquinone (CoQ10) to ubiquinol (CoQ10H2), thereby preventing lipid peroxidation independently of the GPX4-GSH axis. Similarly, DHODH links nucleotide biosynthesis to mitochondrial respiration while also acting as a ferroptosis suppressor under specific conditions.
The section further explores the context-dependent roles of these oxidoreductases in ferroptosis, emphasizing that their protective functions can vary based on cellular conditions and metabolic states. For example, while SQOR contributes to the detoxification of hydrogen sulfide and supports redox balance, its deficiency has been associated with increased susceptibility to ferroptosis. Additionally, complex I’s involvement in ferroptosis regulation is nuanced, as its inhibition can both promote lipid peroxidation and activate protective pathways like AMPK, illustrating the intricate balance between energy metabolism and cell death mechanisms. Overall, the findings underscore the multifaceted roles of CoQ10 oxidoreductases in cellular metabolism and their potential as therapeutic targets in cancer and other diseases characterized by ferroptosis.