Gcn2

GCN2 (control general no represible 2) es una serina/treonina quinasa que detecta la deficiencia de aminoácidos mediante la unión al ARN de transferencia ( ARNt ) sin carga. Desempeña un papel fundamental en la modulación del metabolismo de los aminoácidos como respuesta a la privación de nutrientes.

GCN2 es la única quinasa del factor de iniciación 2α eucariota (eIF2α) conocida en Saccharomyces cerevisiae . ^{[ 1 ]} Inactiva eIF2α mediante fosforilación en la serina 51 en condiciones de privación de aminoácidos, lo que resulta en la represión de la síntesis general de proteínas, al tiempo que permite la traducción de ARNm específicos, como el factor de transcripción GCN4, debido a regiones río arriba de la secuencia codificante. Los niveles elevados de GCN4 estimulan la expresión de genes biosintéticos de aminoácidos, que codifican las enzimas necesarias para sintetizar los 20 aminoácidos principales.

La proteína quinasa GCN2 es una proteína multidominio y su extremo C-terminal contiene una región homóloga a la histidil-ARNt sintetasa (HisRS) junto al dominio catalítico de la quinasa. ^{[ 2 ]} Esta región similar a HisRS forma un dímero, y la dimerización es esencial para la función de GCN2. La contribución crucial a la función de GCN2 radica en la promoción de la unión del ARNt y la estimulación del dominio quinasa mediante interacción física.

La unión del ARNt sin carga a este dominio similar a la sintetasa induce un cambio conformacional en el que los dominios GCN2 giran 180° perpendicularmente a la superficie de dimerización y, por lo tanto, se transponen de su orientación antiparalela a una paralela. Posteriormente, se activa GCN2. ^{[ 3 ]}

La activación de GCN2 resulta de una conformación que facilita la unión de ATP, lo que lleva a la autofosforilación de un bucle de activación que conduce a la actividad máxima de la quinasa GCN2. ^{[ 4 ]}

Gcn2 permanece en su estado inactivo mediante diversas interacciones moleculares autoinhibitorias hasta que recibe una señal activadora. La unión del ARNt sin carga al dominio similar a la sintetasa produce reordenamientos alostéricos. Esto conduce a la autofosforilación de Gcn2 en sitios específicos del bucle de activación del dominio quinasa. Esta fosforilación permite que Gcn2 fosforile eficazmente eIF2α. ^{[ 12 ]}

En las células de levadura, GCN2 se mantiene inactiva mediante fosforilación en la serina 577, lo que se cree que depende de la actividad de TORC1 . La inactivación de TORC1 por rapamicina afecta a GCN2, al menos parcialmente, mediante la desfosforilación de la serina 577. Esto conduce a la activación de GCN2 incluso en células con abundancia de aminoácidos, probablemente al aumentar la afinidad de GCN2 por el ARNt sin carga, de modo que incluso los niveles basales permiten la unión del ARNt. ^{[ 13 ]} Sin embargo, este sitio de fosforilación en Gcn2 no se conserva en la levadura de fisión ni en las células de mamíferos. ^{[ 14 ]}

Another stimulatory input to GCN2 is exerted by a complex of GCN1/GCN20. GCN1/GCN20 shows structural similarity to eEF3, a factor important in the binding of tRNA to ribosomes. The GCN1/GCN20 complex physically interacts with GCN2 by binding to its N-terminus.^[15] It is thought that GCN1/GCN20 facilitates the transfer of tRNA from the ribosomal A site to the HisRS-like domain of GCN2.^[7] An additional mechanism of regulation of this protein is through the conserved protein IMPACT, that acts both in yeast, nematodes and mammals as an inhibitor of GCN2.^[16][17][18]

There are also GCN2 homologues in Neurospora crassa,^[19]C. elegans,^[18]Drosophila melanogaster^[20][21] and mice.^[22] Thus, GCN2 may be the most widespread and founding member of the eIF-2α kinase subfamily.^[23]

• Eukaryotic initiation factors
• The three subunits of eIF2:
  • α – EIF2S1
  • β – EIF2S2
  • γ – EIF2S3
• Kinases of eIF2
  • HRI (Heme-regulated inhibitor kinase) or EIF2AK1
  • PKR (Protein kinase R)
  • PERK (PKR-like ER-localized eIF2α kinase)
• EIF2AK4