Eukaryotische Elongationsfaktor 2 Kinase (eEF2K) ist eines der wenigen atypischen "a Kinase" Mitglieder. Es phosphoryliert und hemmt den eukaryotischen Elongationsfaktor 2, wodurch die Elongationsphase der Proteinsynthese verlangsamt wird, die normalerweise viel Energie und Aminosäuren verbraucht. Die Aktivität von eEF2K hängt normalerweise von Calcium und Calmodulin ab. eEF2K wird auch durch eine Reihe anderer Eingangssignale reguliert, einschließlich der Unterdrückung von Signalen, die stromabwärts des anabolen Signalwegs wirken, wie dem komplexen Mammalian Targets of Rapamycin 1. Die neuesten Daten zeigen, dass eEF2K dazu beiträgt, Krebszellen vor Nahrungsentzug zu schützen und auch zytoprotektive Effekte in anderen Fällen, einschließlich Hypoxie, hat. Zunehmende Beweise zeigen die Rolle von eEF2K in neurologischen Prozessen (wie Lernen und Gedächtnis) und Depression.

eEF2K ist eine atypische "Alpha-Kinase"

Eukaryotische Elongationsfaktor 2 Kinase (eEF2K) gehört zu einer Gruppe atypischer Proteinkinasen, die als "a Kinasen" bezeichnet werden, und hat sechs Mitglieder im menschlichen Genom. Alpha-Kinasen haben keine Sequenzähnlichkeit zur Hauptfamilie der Proteinkinasen, obwohl sie eine begrenzte dreidimensionale strukturelle Ähnlichkeit aufweisen. eEF2K ist die einzige Alpha-Kinase, deren Aktivität von Ca²⁺-Ionen abhängt. Das einzige bekannte Substrat für eEF2K ist eExtender eEF2. Über die Regulation der Aktivitäten der anderen fünf Familienmitglieder oder deren Substrate ist wenig bekannt. Da die Phosphorylierung von eEF2 an Thr56 seine Bindung an das Ribosom schwächt, wirkt eEF2K, um eEF2 zu hemmen, wodurch die Verlängerungsrate verlangsamt wird. Dieses Residuum ist sehr konserviert mit benachbarten Sequenzen, selbst in keimenden Hefen. Allerdings sind eEF2K-Homologe an vielen Orten nicht verfügbar. Eukaryoten, wie Pilze, Pflanzen und Arthropoden. Die in Nematoden und Hefen gefundenen eEF2-Homologe können an dem entsprechenden Thr56 von verschiedenen Kinasen Rck2 phosphoryliert werden. Calmodulin (CaM) verleiht Ca²⁺-Ionen, um eEF2K zu aktivieren. Calmodulin (CaM) bindet bis zu vier Ca²⁺-Ionen und interagiert mit Regionen in der Nähe des N-Terminus seines katalytischen Bereichs in eEF2K. Der Mechanismus, durch den Ca²⁺/CaM eEF2K aktiviert, ist unbekannt. Bei einigen anderen Ca/CaM-Kinasen erfolgt die Aktivierung als Ergebnis der Entfernung des selbstunterdrückenden Helixmerkmals aus der aktiven Stelle. Es ist jedoch unklar, ob eEF2K dieses regulatorische Motiv enthält. Das Gesamtlayout von eEF2K ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Entfernung eines Bereichs von etwa 80 Resten am N-Terminus des CaM-Bindungsmotivs kann die Aktivität von eEF2K erhöhen, was darauf hindeutet, dass es eine regulatorische Rolle spielen könnte. Der katalytische Bereich enthält etwa 125-320 Reste in menschlichem eEF2K. Der C-Terminus ist die Autophosphorylierungsstelle, die für die Aktivität erforderlich ist (Thr348). In Dictyostelium discoideum Myosin-Schwerkettenkinase A (MHCK A) stoppt das entsprechende Residuum in einer anderen Alpha-Kinase (auch eine selbstphosphorylierte Threonin) anscheinend an "Phosphat-bindendem Beutel", um eine aktive Konformation zu erzeugen. Die Sequenzanpassung deutet darauf hin, dass ein ähnlicher Mechanismus auf eEF2K anwendbar sein könnte. eEF2K wird auch an anderen Stellen autophosphoryliert, einschließlich Ser445 und Ser500 in einem Bericht.

Kontrolle der Stabilität von eEF2K

Das eEF2K-Protein wird während der normalen Oxygenierung von Brustkrebszellen oder als Reaktion auf die Hemmung von hsp90 durch proteasomabhängige Wege abgebaut, und die Hemmung von hsp90 wirkt als Partner für eEF2K. Nach genotoxischem Stress wird eEF2K aktiviert und anschließend erneut durch einen proteasomabhängigen Mechanismus abgebaut. Diese Autoren zeigen, dass dieser Abbau die Ubiquitin-Ligase SCF (bTrCP) (Skp1-Cul1-Fbox-Protein, ein Protein mit b-Transduktor-Wiederholungen) erfordert. Einige Menschen glauben, dass die schnelle Aktivierung von eEF2K eine vorübergehende Verlangsamung der Proteinsynthese bieten kann. Der spätere Abbau von eEF2K erfordert, dass die Zellen erneut in den Zellzyklus eintreten. In diesem Fall erfordert der Abbau von eEF2K eine Autophosphorylierungsstelle bei Ser445, die Teil eines typischen bTrCP-Bindungsmotivs oder Phosphat-Dehydroribonukleinsäure ist. Angesichts der Tatsache, dass solche Motive normalerweise zwei Phosphatresiduen enthalten, ist es wahrscheinlich, dass die Phosphorylierung von Ser441 von eEF2K ebenfalls durch diesen Mechanismus abgebaut wird. In vielen Fällen wird eine vorübergehende Aktivierung von eEF2K beobachtet und anschließend abgebaut, was zu einer Abnahme der eEF2-Phosphorylierung führt. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um die vorübergehend steigende Funktion der eEF2-Phosphorylierung zu verstehen.

Referenz

1. Kenney J W; et al. Eukaryotic elongation factor 2 kinase, an unusual enzyme with multiple roles. Advances in Biological Regulation, 2014, 55:15-27.