チミジンキナーゼ
哺乳類にはTK1、TK2と呼ばれる2つのアイソザイムが存在する。TK1はまず胚組織で見つかり、一方TK2は成体組織に豊富に存在することが発見されたため、当初はそれぞれfetal(胎児型)TK、adult(成体型)TKと呼ばれていた。その後、TK1は細胞分裂前にのみ(細胞周期依存的に)細胞質に存在し、一方TK2は細胞周期非依存的にミトコンドリアに位置していることが示された。2つのアイソザイムは反応速度論的に異なり、異なる阻害剤によって阻害される。
ウイルスのチミジンキナーゼは哺乳類の酵素とは構造的にも生化学的にも全く異なり、哺乳類の酵素を阻害しない阻害剤によって阻害される。ヒトの2つのアイソザイムの遺伝子の位置は1970年代半ばに特定され、TK1の遺伝子のクローニングと配列決定が行われた。対応するタンパク質の大きさは約25 kDaである。組織中では通常は約50 kDaの二量体として存在し、ATPによって活性化されると約100 kDaの四量体を形成する。一方で、血中に存在する活性型酵素の主要画分は約730 kDaであり、おそらく他のタンパク質と複合体を形成している。この複合体はどの低分子量形態よりも安定性が高く、高い特異的活性を示す。
組換え型TK1ではこうした形での活性化と四量体への変化は起こらず、細胞内の酵素は合成後に修飾が行われていることが示されている。
そのため、事故もしくは生物兵器としての使用によって疾患が再興した場合に人々は未保護のまま曝されることとなり、制御困難なエピデミックとなる可能性がある。承認されている唯一の天然痘ワクチンであるワクシニアウイルスは重大な副作用が発生する可能性があるため、集団接種による天然痘エピデミックへの対抗には困難が伴う。一部の政府はこうした可能性に備えて天然痘ワクチンの備蓄を行っているが、特異的で有効な抗ウイルス薬の開発が優先される。可能なアプローチの1つとして、ヘルペスウイルスに用いられる薬剤と同様に、ポックスウイルスのチミジンキナーゼの特異性を利用することが考えられる。予測される困難さの1つとして、ポックスウイルスのチミジンキナーゼはヒトのチミジンキナーゼと同じファミリーに属し、そのため化学的特性がより類似していることが挙げられる。抗ウイルス薬候補の探索のためポックスウイルスのチミジンキナーゼの構造決定が行われているが、現在のところポックスウイルスに対して使用可能な抗ウイルス薬は得られていない。