ATP的结合可以诱导四聚体向开放的活性四聚体转化

除了三级结构变化之外，ATP的结合还可以诱导封闭的无活性四聚体向开放的催化活性四聚体转化。美国就医机构爱诺美康了解到，在这个转变过程中，弱二聚体界面膨胀了大约10%，旋转了11°。

有趣的是，ATP不是唯一可以激活这个调节的开关。美国就医机构爱诺美康了解到，2009年，Munch-Petersen报道，人TK1的浓度高于0.2mg/ml，能促进二聚体到四聚体转换。这证实了Birringer等的结果，他们证明重组hTK1仅在浓度为0.4~20mg/ml时为四聚体形式。Munch-Petersen惊奇地发现，当浓度为6μg/ml时，立即进行分析，检测到hTKl为四聚体，但相同样本保存2周后检测，hTKl却是二聚体。这说明二聚体到四聚体转换是一个非常缓慢的过程，可以帮助解释不同研究发表的一些差异讨论。这种精细微调作为一个额外的控制，提供了核酸前体物池的平衡。人TK1的二聚体到四聚体转换并不发生于所有的生物体中，在一系列生物体中的研究，揭示了人TK1的结构演化过程。

此外，人TK1中的丝氨酸-13已证明在高尺m值的二聚体形式和低、值的四聚体形式之间的转换中发挥重要作用。

在有丝分裂中磷酸化位点，天冬氣酸取代了丝氨酸-13，ATP诱导的人胞质胸苷激酶的四聚化被干扰。通过对来源于不同的生物体的10种不同的亚克隆和TK过表达、它们的动力学及低聚性进行特征化研究，发现所有动物都有四聚体TK，并且二聚体和四聚体之间的转换表现出明显ATP依赖性，并仅在高等脊椎动物中被发现，在哺乳动物和鸟类TK中尤其明显。细菌、植物和盘基网柄菌仅展现为二聚体TK。推测二聚体是原始形式，动物谱系中四聚体起源于盘基网柄菌拆分后，出现了无脊椎动物和脊椎动物的不同谱系。这有效的转换机制可能是在温血动物与其他脊椎动物分离时建立起来的。从已研究的TK的N端氨基酸序列分析，除了秀丽隐杆线虫TK外（CeTK，TK)，所有脊椎动物的四聚体TK中，丝氨酸-13是首个高度保守的氨基酸。这表明，尽管TK1四聚体存在于所有的脊椎动物中，但是从TK二聚体到四聚体的调节转换起源于温血脊椎动物谱系。今后会有更多研究需要继续进行，包括从更多的生物体中检测TK，这对进一步理解TK活性在进化中的复杂机制是非常重要的。