維生素D如何促進體內鈣吸收相關蛋白之合成？

本題觀念：

本題考查 維生素 D (Vitamin D) 的分子作用機制，特別是其受體 (Vitamin D Receptor, VDR) 的結構特性、活化配體（Ligand）形式，以及調控基因表現的方式。這屬於內分泌生理學與生物化學的核心範疇。

維生素 D 是一種脂溶性維生素，其活性形式作為類固醇激素（Steroid hormone），通過核受體（Nuclear Receptor）超家族成員 VDR 來調節基因轉錄。

選項分析

• 選項 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

  • 正確。
  • 受體分類：維生素 D 受體 (VDR) 屬於核受體超家族 (Nuclear Receptor Superfamily)。
  • DNA 結合結構：絕大多數核受體（如類固醇受體、甲狀腺素受體、VDR）的 DNA 結合區域 (DNA-Binding Domain, DBD) 都含有兩個高度保守的 鋅手指 (Zinc Finger) 結構模組（具體為 C4 型鋅指）。這兩個鋅手指負責辨識並結合 DNA 上的特定序列，即維生素 D 反應元件 (Vitamin D Response Element, VDRE)。
  • 機制：VDR 通常與 A 類視黃醇 X 受體 (RXR) 形成異質二聚體 (Heterodimer)，利用鋅手指結構嵌入 DNA 的大溝 (Major groove) 來啟動轉錄。

• 選項 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

  • 錯誤。
  • 雖然 白胺酸拉鍊 (Leucine Zipper) 是一種常見的蛋白質與 DNA 結合或蛋白質二聚化 (Dimerization) 的結構模組（例如轉錄因子 CREB, c-Fos/c-Jun），但 VDR 的 DNA 結合結構域是典型的 鋅手指 (Zinc Finger)，而非白胺酸拉鍊。

• 選項 C：25(OH)D負責活化維生素D受器

  • 錯誤。
  • 25(OH)D (Calcidiol) 是維生素 D 在體內的主要 儲存形式，也是血液檢測維生素 D 營養狀況的指標。
  • 1,25(OH)₂D (Calcitriol) 才是具有生物活性的形式。25(OH)D 必須在腎臟經由 1α-羥化酶 (1α-hydroxylase, CYP27B1) 轉化為 1,25(OH)₂D，才能高親和力地結合並活化 VDR。雖然 25(OH)D 也能結合 VDR，但其親和力遠低於 1,25(OH)₂D（約低 1000 倍）。

• 選項 D：維生素D藉由轉譯後修飾羧化鈣結合蛋白

  • 錯誤。
  • 這是 維生素 K (Vitamin K) 的作用機制。維生素 K 作為輔酶，參與蛋白質的 轉譯後修飾 (Post-translational modification)，具體來說是將谷氨酸 (Glutamate) 殘基羧化為 γ-羧基谷氨酸 (Gla)，這對鈣結合蛋白（如骨鈣素 Osteocalcin、凝血因子）的功能至關重要。
  • 維生素 D 的機制 是透過 VDR 作為轉錄因子，直接結合 DNA，促進鈣結合蛋白（如 Calbindin）基因的 轉錄 (Transcription) 與隨後的蛋白質合成，而非對其進行轉譯後修飾。

答案解析

維生素 D 的活性形式 1,25(OH)₂D 進入細胞核後與 VDR 結合。VDR 屬於核受體，其 DNA 結合區域含有 鋅手指 (Zinc Finger) 結構。活化的 VDR-RXR 複合體結合在目標基因（如鈣結合蛋白 Calbindin D9k 或 D28k）啟動子上的 VDRE，促進 mRNA 的 轉錄，進而增加鈣吸收相關蛋白的合成。因此，選項 A 描述完全正確。

核心知識點

考生應掌握以下關於脂溶性維生素作用機制的關鍵區別：

1. 維生素 D (Vitamin D)：
   • 活性形式：1,25(OH)₂D (Calcitriol)。
   • 受體：VDR (Nuclear Receptor)。
   • DNA 結合模組：鋅手指 (Zinc Finger)。
   • 作用機制：基因轉錄調控 (Transcriptional regulation)。促進腸道鈣通道 (TRPV6) 和鈣結合蛋白 (Calbindin) 的合成。
2. 維生素 K (Vitamin K)：
   • 作用機制：轉譯後修飾 (Post-translational modification)。
   • 化學反應：γ-羧化作用 (Gamma-carboxylation)。
   • 目標蛋白：凝血因子 (II, VII, IX, X)、骨鈣素 (Osteocalcin)。

參考資料

1. Relationship of Structure and Function of DNA-Binding Domain in Vitamin D Receptor - Molecules (MDPI)
   • 確認 VDR 的 DNA 結合域 (DBD) 由兩個鋅手指模組 (two zinc finger modules) 組成。
2. Vitamin D: Production, Metabolism, and Mechanism of Action - Endotext (NCBI)
   • 確認活性形式為 1,25(OH)2D，機制為轉錄調控，促進 Calbindin 合成。
3. Vitamin D3 1,25-Dihydroxyvitamin D - Medscape
   • 確認 1,25(OH)2D 是生物活性形式，25(OH)D 是儲存形式。