甲狀腺素（結構通式如下圖），其中 O-linkage在生合成的過程中是由下列何種酵素建構而成？

本題觀念：

本題考查甲狀腺素（Thyroid Hormones, TH）的生合成過程，特別是關鍵酵素**甲狀腺過氧化酶（Thyroperoxidase, TPO）**在建構甲狀腺素結構中的角色。

影像分析：

題目所提供的圖片為甲狀腺素（Thyronine）的核心結構通式：

1. 結構特徵：包含兩個苯環（內環/Tyrosyl ring 與 外環/Phenolic ring），這兩個苯環透過一個**醚鍵（Ether linkage, O-linkage）**相連。
2. R1-R4取代基：這些位置通常由碘原子（Iodine）佔據。例如 $T_4$（Thyroxine）在 $R_1, R_2, R_3, R_4$ 均為碘；$T_3$ 則在 $R_1$ 少了一個碘。
3. O-linkage：圖中連接兩個苯環的氧原子（O），即為題目詢問的重點。此結構是在生合成的「偶合反應（Coupling reaction）」步驟中形成的。

選項分析

• (A) Tyrosine hydroxylase（酪胺酸羥化酶）：

  • 這是**兒茶酚胺（Catecholamines）**生合成的限速酵素，負責將 Tyrosine 轉化為 DOPA。
  • 雖然甲狀腺素也是由 Tyrosine 衍生而來，但此酵素不參與甲狀腺素的合成路徑。

• (B) Thyroperoxidase（甲狀腺過氧化酶, TPO）：

  • 正確。TPO 是甲狀腺濾泡細胞頂端膜上的關鍵酵素，負責甲狀腺素合成的三大步驟：
    1. 氧化（Oxidation）：將碘離子（$I^-$）氧化為碘原子（$I_2$ 或 $I^0$）。
    2. 有機化（Organification）：將碘加到甲狀腺球蛋白（Tg）上的 Tyrosine 殘基，形成 MIT（單碘酪胺酸）或 DIT（雙碘酪胺酸）。
    3. 偶合（Coupling）：催化兩個碘化酪胺酸殘基（如 DIT + DIT $\rightarrow$ $T_4$）進行氧化偶合。在此過程中，一個 Tyrosine 的酚基與另一個 Tyrosine 的側鏈結合，形成了題目所指的「醚鍵（O-linkage）」，構建出甲狀腺素的雙苯環結構。

• (C) Cyclooxygenase（環氧合酶, COX）：

  • 負責將花生四烯酸（Arachidonic acid）轉化為**前列腺素（Prostaglandins）**和血栓素。與甲狀腺素合成無關。

• (D) Lipoxygenase（脂氧合酶, LOX）：

  • 負責將花生四烯酸轉化為白三烯（Leukotrienes）。與甲狀腺素合成無關。

答案解析

甲狀腺素結構中的 O-linkage（醚鍵） 是在甲狀腺球蛋白（Thyroglobulin）分子內，由兩個碘化酪胺酸（iodotyrosines）進行**氧化偶合反應（Oxidative coupling）**時所形成。此反應將「外環」的前驅物（Doner）轉移至「內環」的接受者（Acceptor）上，形成雙苯環醚結構。催化此一關鍵步驟的酵素即為 Thyroperoxidase (TPO)。因此正確答案為 (B)。

核心知識點

1. Thyroperoxidase (TPO) 的功能口訣：氧化、有機化、偶合。
2. 甲狀腺素合成場所：甲狀腺濾泡的**膠體（Colloid）**與頂端膜交界處。
3. 藥理關聯：抗甲狀腺藥物 Thioamides (如 Propylthiouracil, Methimazole) 的作用機轉即為抑制 TPO，進而阻斷碘的有機化與偶合反應，減少甲狀腺素生成。

參考資料

1. Goodman & Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics, Thyroid and Antithyroid Drugs.
2. Katzung's Basic & Clinical Pharmacology, Thyroid & Antithyroid Drugs.