真核生物翻訳伸長因子2キナーゼ（eEF2K）は、数少ない非典型的な「αキナーゼ」ファミリーの一員である。eEF2Kは真核生物翻訳伸長因子2（eEF2）をリン酸化してその機能を阻害し、エネルギーおよびアミノ酸を多量に消費するタンパク質合成の伸長段階を減速させる。eEF2K活性は通常、カルシウムおよびカルモジュリンに依存する。さらにeEF2Kは、哺乳類ラパマイシン標的複合体1（mTORC1）などの同化（アナボリック）シグナル伝達経路下流の抑制シグナルを含む複数の入力シグナルによっても制御される。最新のデータは、eEF2Kが栄養飢餓からがん細胞を保護すること、また低酸素など他の状況においても細胞保護作用（サイトプロテクティブ効果）を有することを示している。さらに、学習・記憶などの神経学的プロセスおよびうつ病におけるeEF2Kの役割を示すエビデンスが増加している。

eEF2Kは非典型的な「αキナーゼ」である

真核生物翻訳伸長因子2キナーゼ（eEF2K）は、「αキナーゼ」と呼ばれる非典型的プロテインキナーゼ群に属し、ヒトゲノムには6つのメンバーが存在する。αキナーゼは主要なプロテインキナーゼ・スーパーファミリーとの配列相同性を有さないが、三次元構造には限定的な類似性が認められる。eEF2Kは、活性がCa²⁺イオンに依存する唯一のαキナーゼである。eEF2Kの既知の基質はeEF2のみである。他の5つのファミリーメンバーの活性制御や基質についてはほとんど明らかになっていない。eEF2のThr56がリン酸化されるとリボソームへの結合が弱まるため、eEF2KはeEF2を阻害して伸長速度を低下させる。この残基は、発芽酵母においても隣接配列とともに高度に保存されている。しかし、eEF2Kのホモログは、菌類、植物、節足動物など多くの真核生物では見いだされない。線虫および酵母に存在するeEF2ホモログは、別のキナーゼであるRck2によって、対応するThr56がリン酸化され得る。カルモジュリン（CaM）はCa²⁺イオン結合によりeEF2Kを活性化する。CaMは最大4個のCa²⁺イオンを結合し、eEF2Kの触媒ドメインN末端近傍の領域と相互作用する。Ca²⁺/CaMがeEF2Kを活性化する機序は不明である。他のCa/CaM依存性キナーゼの一部では、自己抑制性ヘリックス構造が活性部位から除去されることで活性化が生じるが、eEF2Kにこの制御モチーフが存在するかは明らかでない。eEF2Kの全体構造は図1に示す。CaM結合モチーフのN末端側約80残基の領域を欠失させるとeEF2K活性が増強されることから、この領域が制御的役割を担う可能性が示唆される。ヒトeEF2Kでは、触媒ドメインはおよそ125～320残基に相当する。C末端には活性に必須の自己リン酸化部位（Thr348）が存在する。Dictyostelium discoideumのミオシン重鎖キナーゼA（MHCK A）では、別のαキナーゼにおける対応残基（自己リン酸化スレオニン）がおそらく「リン酸結合ポケット」で停止し、活性型コンフォメーションの形成を助ける。配列アラインメントから、同様の機構がeEF2Kにも適用され得ることが示唆される。eEF2Kは他の部位でも自己リン酸化され、報告ではSer445およびSer500が含まれる。

eEF2Kの安定性制御

eEF2Kタンパク質は、乳がん細胞の通常酸素条件下、またはeEF2Kのシャペロンパートナーとして作用するHsp90の阻害に応答して、プロテアソーム依存性経路により分解される。遺伝毒性ストレス後、eEF2Kは活性化され、その後プロテアソーム依存性機構により再び分解される。これらの著者は、この分解にユビキチンリガーゼSCF（βTrCP）（Skp1-Cul1-F-boxタンパク質複合体で、βトランスデューシンリピート含有タンパク質）が必要であることを示している。eEF2Kの迅速な活性化は、タンパク質合成を一過性に減速させることができると考えられている。その後のeEF2K分解は、細胞が細胞周期へ再突入するために必要である。この場合、eEF2Kの分解にはSer445の自己リン酸化部位が必要であり、これは典型的なβTrCP結合モチーフ（リン酸化デグロン）の一部を形成する。この種のモチーフは通常2つのリン酸化残基を含むことから、eEF2KのSer441のリン酸化も同機構による分解に関与する可能性が高い。多くの場合、eEF2Kの一過性活性化が観察された後に分解が起こり、その結果eEF2リン酸化が低下する。eEF2リン酸化が一過性に増加する機能を理解するためには、さらなる検討が必要である。

参考文献

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.