チミジンキナーゼ
チミジンキナーゼTK1は細胞分裂に備えた細胞のみに存在するサルベージ酵素である。この酵素は正常な分裂を行っている細胞から遊離することはなく、細胞分裂後に不要となったタンパク質を分解する特別な機構が備わっている。そのため、正常な被験者では血清や血漿中のチミジンキナーゼの量は極めて低い。一方で腫瘍細胞からは酵素が血中に放出され、おそらくこの現象は死んだもしくは死にかかっている腫瘍細胞の破壊と関係している。そのため、血清中のチミジンキナーゼ濃度は悪性増殖の尺度となり、また腫瘍の悪性度の間接的な尺度となる。
チミジンキナーゼは、動物 、植物 、一部の細菌、古細菌、ウイルスに存在する。ポックスウイルス、アフリカ豚熱ウイルス、単純ヘルペスウイルス、水痘・帯状疱疹ウイル、EBウイルス由来のチミジンキナーゼが同定されており、程度は異なるものの特性解析がなされている。ウイルス由来の酵素は他の生物のものとは特性が異なる。チミジンキナーゼは菌類には存在しない。
アシクロビルやガンシクロビルなど一部の抗ウイルス薬やその他のヌクレオシドアナログは、ウイルスのチミジンキナーゼの特異性がヒトのチミジンキナーゼとは異なることを利用する。こうした薬剤はプロドラッグとして作用し、それ自体は有毒ではないが、ウイルスのチミジンキナーゼによってリン酸化されることで毒性薬剤へと変換される。そのため、ウイルスが感染した細胞では毒性の高い三リン酸化物が産生され、細胞死が引き起こされる。対照的に、ヒトのチミジンキナーゼの基質特異性はより狭いため、プロドラッグのリン酸化と活性化を行うことはない。このようにして、ウイルスが感染した細胞のみが薬剤に対して感受性となる。こうした薬剤は特異的チミジンキナーゼを持つヘルペスウイルス群に対してのみ有効である。このタイプの薬剤で治療を行った患者では、抗ウイルス薬耐性が高頻度で観察される。単純ヘルペスウイルスや水痘帯状疱疹ウイルスのチミジンキナーゼ遺伝子は急速な遺伝的多様性を示し、その配列決定は抗ウイルス薬耐性の診断に有用である。
天然痘は1979年12月にWHOによって根絶が宣言され、予防接種プログラムは終結している。
一部の医薬品は分裂中の細胞を特異的な標的としており、こうした医薬品は腫瘍やウイルス性疾患に対して使用される。こうした疾患の細胞は正常細胞よりも極めて高い頻度で複製を行うためであるが、過剰な細胞複製と関係した非悪性疾患(乾癬など)に対しても使用される。チミジンアナログの抗ウイルス・抗がん作用の少なくとも一部は、ミトコンドリア型チミジンキナーゼ(TK2)のダウンレギュレーションによるものであることが示唆されている。