115年:(醫檢)免疫病毒(2)

有關人類巨細胞病毒(cytomegalovirus)的UL97 基因之敘述,下列何者錯誤?

AUL97 表現的蛋白質具激酶(kinase)活性
BUL97 表現的酵素活性可將ganciclovir 藥物加三個磷酸根
CUL97 基因突變與病毒抗藥性有關
DUL97 表現的酵素活性無法直接作用於cidofovir 抗病毒藥

詳細解析

本題觀念

人類巨細胞病毒(human cytomegalovirus, HCMV)的 UL97 基因,編碼一個具有蛋白質激酶/磷酸轉移酶活性的病毒蛋白。UL97 在抗病毒藥物 ganciclovir 的活化中扮演關鍵角色,但它只負責第一個磷酸化步驟,並不是把三個磷酸根一次全部加上的酵素。這個單磷酸化與後續細胞激酶作用的分工,是本題辨認錯誤選項的核心。

Ganciclovir 進入 HCMV 感染細胞後,先由 UL97 將藥物轉成 ganciclovir monophosphate;接著由宿主細胞激酶繼續加入第二、第三個磷酸根,形成具有抑制病毒 DNA polymerase 活性的 ganciclovir triphosphate。若 UL97 發生降低藥物磷酸化能力的突變,病毒便可能出現 ganciclovir 抗藥性。相對地,cidofovir 本身是 nucleotide phosphonate 類似物,已帶有類似單磷酸的結構,不需要 UL97 先完成第一個磷酸化。

選項分析

  • A. UL97 表現的蛋白質具激酶活性:✅ 正確。 UL97 是 HCMV 的病毒蛋白激酶,具有磷酸轉移功能。它可以辨識 ganciclovir 等核苷類似物,催化第一個磷酸根的加入,也會參與部分病毒蛋白與宿主蛋白的磷酸化調控。因此把 UL97 描述成具有 kinase 活性符合其分子功能。
  • B. UL97 表現的酵素活性可將 ganciclovir 藥物加三個磷酸根:❌ 錯誤,為本題答案。 UL97 只負責 ganciclovir 的第一次磷酸化,產生 ganciclovir monophosphate。後面第二、第三個磷酸根是由宿主細胞的激酶加入,最後才形成活性 triphosphate。若把三個磷酸化步驟全部歸給 UL97,就錯把病毒激酶與宿主激酶的分工合併了。
  • C. UL97 基因突變與病毒抗藥性有關:✅ 正確。 UL97 變異可能降低 ganciclovir 的初始磷酸化,使細胞內活性 ganciclovir triphosphate 形成量下降,因而造成藥物敏感性降低。這是 HCMV ganciclovir 抗藥性的重要基因機制;臨床實驗室可依需要進行 UL97 基因型分析。
  • D. UL97 表現的酵素活性無法直接作用於 cidofovir 抗病毒藥:✅ 正確。 Cidofovir 是 nucleotide phosphonate 類似物,活化時不需要 UL97 執行核苷類似物的第一個磷酸化。它可由宿主細胞激酶完成後續活化,形成具有抗病毒作用的衍生物。因此 UL97 突變造成的 ganciclovir 抗藥性,不會以完全相同的方式推論到 cidofovir。

答案解析

本題答案為 B。判讀 UL97 相關敘述時,最穩定的方法是把藥物活化拆成三步:第一步由病毒 UL97 加上第一個磷酸根;第二步與第三步由宿主細胞激酶完成;最後的 triphosphate 才是能抑制病毒 DNA polymerase、干擾病毒 DNA 合成的主要活性型態。UL97 是起始磷酸化的關鍵,不是完整三磷酸化流程的唯一酵素。

這個分工也能解釋抗藥性與藥物選擇。UL97 受損時,ganciclovir 變成 monophosphate 的效率下降,後續自然缺少足夠底物,病毒便可表現耐藥。Cidofovir 的化學結構已繞過需要 UL97 的第一步,所以其活化與 UL97 的依賴性不同。考試看到「UL97 加三個磷酸根」時,應立刻檢查是否把病毒酵素與宿主酵素的工作混在一起。

核心知識點

  • UL97 的角色: HCMV UL97 編碼病毒蛋白激酶/磷酸轉移酶,對 ganciclovir 的第一次磷酸化非常重要。
  • Ganciclovir 活化順序: UL97 先產生 monophosphate,宿主細胞激酶再加入第二、第三個磷酸根,形成 triphosphate。
  • 抗藥性機制: UL97 基因突變可減少 ganciclovir 初始磷酸化,降低活性代謝物形成,造成 ganciclovir 敏感性下降。
  • Cidofovir 的差異: cidofovir 是 nucleotide phosphonate 類似物,不需要 UL97 先做第一個磷酸化,因此不應把 ganciclovir 與 cidofovir 的活化路徑視為相同。
  • 解題技巧: 遇到病毒激酶與抗病毒藥物,先確認它負責的是第一步、後續步驟,還是整個代謝流程;「一個病毒酵素加入三個磷酸根」通常是過度概括。

參考資料

  1. Human cytomegalovirus UL97 open reading frame encodes a protein that phosphorylates ganciclovir
  2. Sequencing of Cytomegalovirus UL97 Gene for Genotypic Antiviral Resistance Testing
  3. FDA clinical microbiology review of cidofovir
  4. DailyMed valganciclovir label
  5. Human cytomegalovirus