人TK1四聚体结构

2004年首次公布了人TKl(hTKl)结晶和解脲脲原体TK(UuTK)四聚体晶体结构。赴美治病机构爱诺美康了解到，人TK1和解脲支原体TK的晶体结构显示它们与其他脱氧核糖核苷激酶有所不同。由于试图hTKl结晶不成功，采用C端41个氨基酸被剪切形式完成了hTKl结晶体，剪切体hTKl的酶促反应和寡聚形式没有实质的改变。

为了进一步稳定这种3D酶结构，将反馈抑制剂dTTP连接到剪切的hTKl和全长UuTK。hTKl和UuTK结构都由两个结构区域组成，一个α/β-结构域和一个小套索链含锌结构区域。活性位点被埋在这些区域之间，这种结合与其他脱氧核糖核苷激酶相反，它们特异性的相互作用发生在侧链。hTKl结构与其他脱氧核糖核苷激酶的结构不同，表明了不同的进化起源。

由于获得TK1结构非常困难，这可能反映了酶的结构柔性的一面。由于试图结晶hTKl没有成功，该酶被剪切了C端41个氨基酸，前人研究指出，C端氨基酸的功能是维护人TK1在细胞周期的调控，但不丧失其特定的活性。所以剪切的hTKl酶和寡聚形式的性能实际上没有变化。

为了进一步稳定酶功能，使用反馈抑制剂dTTP，并测定了C端剪切的hTKl和与dTTP复合的全长Uu-TK的3D结构。两种结构都是四聚体，每个亚基由两个结构区组成，一个α/β结构区和一个小的含锌结构区，活性位点包埋在这些区域之间。单体结构的α/β结构区有一个中央六股平行的β折叠环绕5个α-螺旋：一侧具有长的α-螺旋和柔性环，另一侧具有3个短的α-螺旋，与RecA家族蛋白相似。

从Leul66到Lysl80组成一长的柔性区覆盖hTKl中的底物结合位点。这个结构域是通过Arg165-Tvrl81保守的氡某醅与其他几个主链原子外初的氢键结合的方式来维持的。

胸腺嘧啶碱基底物及反馈抑制剂dTTP结合的结合位点被埋在α/β结构区域和套索结构区之间，而磷酸结合位点暴露于α/β区的P环。

在全长Uu-TK酶中，C端结构具有延伸的臂类似环和末端螺旋，与相邻单体上的螺旋相互作用。人TK1的C端是缺失的，此序列含有关键序列“KEN”，与泛素连接酶信号关联，导致有丝分裂期人TK1的降解。人TK1酶的这段序列可能位于一个类似的可暴露的亚基连接元件。150~191位氨基酸残基的锌结构区构成底物结合位点的一部分，它由两个p带和一个长套索环组成，通过具有锌离子（Zn2+)的套索结构区链接在一起。锌离子的协调作用是四个半胱氨酸（序列号153，155，186和188)结合完成的。

通过锌离子与半胱氨酸结合方式来稳定柔性环，这对于构建正确的底物结合位点是非常重要的。在细胞和血液中，该区域可能对氧化还原环境中的改变特别敏感。在Uu-TK中，协调的氨基酸为C153、C156、C191和H194。

与其他脱氧核糖核苷激酶相比，TK1具有相对较小的底物结合位点，这解释了其较窄底物的特异性。根据TK1结构的不同研究，在5号位碱基上小的取代对酶活性没有影响，取代基团可以是溴、氟或乙基。但在这个位置上进行大的取代，如2-溴乙烯，则不会被接受为人TK1的底物。