44.維生素D如何促進體內鈣吸收相關蛋白之合成?
(A)轉錄調節蛋白為維生素D受器(vitamin D receptor),以鋅手指(zinc finger)蛋白模組與DNA 結合
(B)轉錄調節蛋白為維生素D受器,以白胺酸拉鍊(leucine zipper)蛋白模組與DNA結合
(C)25(OH)D負責活化維生素D受器
(D)維生素D藉由轉譯後修飾羧化鈣結合蛋白
統計: A(110), B(15), C(46), D(24), E(0) #3822459
詳解 (共 3 筆)
正確答案為 (A) 轉錄調節蛋白為維生素D受器(vitamin D receptor),以鋅手指(zinc finger)蛋白模組與DNA 結合。
以下為各選項之詳細生化與生理機轉解析:
- (A) 敘述正確:維生素 D 的活性形式(骨化三醇,即 1,25-二羥基維生素 D3)會移動至細胞核內,與核內的維生素 D 受器(VDR)結合,發揮轉錄調節蛋白(轉錄因子)的作用。維生素 D 受器屬於核受器超家族,此家族的受體蛋白質皆含有一個參與 DNA 結合的保守域;這些受器均含有結合的鋅原子,與其結構中保守的半胱氨酸(cysteine)殘基之硫形成錯合物,以類似於「鋅手指」(zinc finger)結構基序的模式,來與 DNA 上的維生素 D 反應元件(VDRE)特異性結合,進而調控並促進參與鈣攝取與運輸蛋白質(例如十二指腸刷狀緣的 TRPV6 通道蛋白、細胞質攜鈣蛋白 Calbindin D9k、基底外側膜的 Ca2+ -ATPase 泵等)的特定基因轉錄。
- (B) 敘述錯誤:雖然白胺酸拉鍊(leucine zipper)是某些 DNA 結合蛋白質用來形成二聚體並結合 DNA 的結構模體,但包含維生素 D 受器在內的類固醇與甲狀腺激素等核受器家族,其參與 DNA 結合的結構特徵是完全保守的半胱氨酸殘基分佈與結合的鋅,明確屬於「鋅指」結構模體,而非白胺酸拉鍊。
- (C) 敘述錯誤:25-羥基維生素 D(25(OH)D)是維生素 D 在血液中主要的循環與儲存形式,但它在一般生理狀況下生物活性不高,必須進一步在腎臟經 alpha-羥化酶(CYP27B1)作用,在第 1 號碳上進行羥基化,轉化為 1,25-二羥基維生素 D3(1,25-(OH)2D3,即骨化三醇),這才是維生素 D 的活性荷爾蒙形式。負責結合並活化細胞核內維生素 D 受器(VDR)以產生基因組效應的是活性形式的骨化三醇,而非 25(OH)D。
- (D) 敘述錯誤:維生素 D 促進鈣結合蛋白合成的方式,主要是透過前述的「基因組機制」——亦即進入細胞核與 VDR 結合,誘導特定基因(如編碼 calbindin D9k 或 calbindin D28k 的基因)的「轉錄」與後續的新蛋白質合成。相對地,負責在轉譯後修飾中進行「羧化(carboxylation)」作用,使特定蛋白質(如造骨細胞合成之骨鈣素 osteocalcin 或凝血因子)具備結合鈣離子能力的,是維生素 K(作為 gamma-麩胺醯基羧化酶的輔酶)而非維生素 D。
這題考的是維生素 D 在分子生理學層面的機制,尤其是它如何像類固醇賀爾蒙一樣,進入細胞核調控基因表現。
正確答案是 (A) 轉錄調節蛋白為維生素D受器(vitamin D receptor),以鋅手指(zinc finger)蛋白模組與DNA結合。
? 核心解析:維生素 D 的分子調控機制
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機制路徑:
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活性的維生素 D(1,25(OH)₂D₃)進入細胞。
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與細胞核內的 維生素 D 受器 (VDR) 結合,形成複合物。
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此複合物會進一步與維生素 A 酸受器(RXR)形成異源二聚體(Heterodimer)。
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關鍵結合點:該複合物會透過 VDR 上獨特的 鋅手指(Zinc finger) 蛋白模組,精準地辨識並結合到目標基因啟動子上的「維生素 D 反應元件(VDRE)」序列。
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最終促進目標基因(如負責鈣吸收的 Calbindin)的轉錄與蛋白質合成。
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? 選項解析(為什麼其他選項錯誤?):
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(B) 錯誤:白胺酸拉鍊(Leucine zipper)是另一類轉錄因子(如 AP-1 或 CREB)常見的結合模組,VDR 使用的是鋅手指結構。
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(C) 錯誤:負責活化 VDR 的是體內經腎臟活化後的 1,25(OH)₂D₃ (Calcitriol),而非 25(OH)D。25(OH)D 是維生素 D 在肝臟的儲存/循環形式,其活性遠低於 1,25(OH)₂D₃。
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(D) 錯誤:維生素 D 是透過轉錄(Transcription)層面調控基因表現,而不是直接參與蛋白質的轉譯後修飾(如羧化)。羧化(Carboxylation)通常是維生素 K 的工作(如活化凝血因子或骨鈣素)。
? 考前秒殺「維生素 D 機制」:
關鍵因子:1,25(OH)₂D₃。
受器:VDR(核受器)。
結合結構:鋅手指 (Zinc finger)。
結果:增加 Calbindin 的 mRNA 合成 $\rightarrow$ 提升腸道鈣吸收。