底物结合解除哺乳动物GCN2激酶的自抑制

细胞通过整合应激反应（integrated stress response，ISR）激酶 GCN2 应对氨基酸饥饿和翻译应激。目前的模型认为，GCN2 通过以下两种方式感知这些应激：其一，结合氨基酸饥饿期间积累的脱酰基 tRNA；其二，识别翻译延伸受扰时产生的核糖体碰撞。由于 tRNA 的充氨基酸过程与翻译延伸本质上相耦联，因此评估这两条通路的相对贡献一直较为困难。为彻底区分这些潜在激动剂的作用，我们利用重组蛋白在体外重构了 GCN2 的调控机制。GCN2 的基础活性较低，而加入核糖体或核糖体 P-stalk 后，其活性受到刺激。相比之下，无论在体外还是体内，脱酰基 tRNA 均无法激活 GCN2；相反，它们会抵消核糖体介导的激活，并抑制 GCN2 的自磷酸化和底物磷酸化。自磷酸化受到抑制这一现象需要 GCN2 的底物 eIF2 存在，这表明底物参与了激酶的调控。事实上，eIF2 与 GCN2 激酶结构域中新定义的一个自抑制环结合后，可解除对激酶的抑制，并促进激酶激活环的自磷酸化。综上，这些数据重新界定了 tRNA 在 GCN2 调控中的作用，并揭示了一种在一般激酶中尚属新颖的机制：底物结合能够调控激活环的磷酸化。

细胞通过整合应激反应（integrated stress response，ISR）激酶 GCN2 应对氨基酸饥饿和翻译应激。当前模型认为，GCN2 通过两种方式感知这些应激：其一，结合氨基酸饥饿期间积累的未氨酰化 tRNA；其二，识别翻译延伸受扰时产生的核糖体碰撞。由于 tRNA 的氨酰化水平与翻译延伸存在内在耦联，因此评估这两条途径的相对贡献一直较为困难。为完全区分这些潜在激动剂的作用，我们利用重组蛋白在体外重构了 GCN2 的调控机制。GCN2 的基础活性较低，而加入核糖体或核糖体 P-stalk 后，其活性受到刺激。相比之下，未氨酰化 tRNA 无论在体外还是体内均无法激活 GCN2，反而会抵消核糖体介导的激活，并抑制 GCN2 的自磷酸化和底物磷酸化。此种对自磷酸化的抑制需要 GCN2 底物 eIF2 的存在，这表明底物参与了激酶的调控。事实上，eIF2 与 GCN2 激酶结构域中新确定的自抑制环结合后，可解除对激酶的抑制，并促进激酶激活环的自磷酸化。综上，这些数据重新界定了 tRNA 在 GCN2 调控中的作用，并揭示了一种对激酶普遍机制而言颇为新颖的调控方式：底物结合能够调节激活环的磷酸化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.09.750423v1?rss=1

🏷️ GCN2激酶 整合应激反应 核糖体介导激活 脱酰基tRNA eIF2底物调控 自抑制机制