The calcium-calmodulin–dependent protein kinase kinase-2 (CaMKK2) is a key regulator of cellular and whole-body energy metabolism. It is known to be activated by increases in intracellular Ca2+, but the mechanisms by which it is inactivated are less clear. CaMKK2 inhibition protects against prostate cancer, hepatocellular carcinoma, and metabolic derangements induced by a high-fat diet; therefore, elucidating the intracellular mechanisms that inactivate CaMKK2 has important therapeutic implications. Here we show that stimulation of cAMP-dependent protein kinase A (PKA) signaling in cells inactivates CaMKK2 by phosphorylation of three conserved serine residues. PKA-dependent phosphorylation of Ser495 directly impairs calcium-calmodulin activation, whereas phosphorylation of Ser100 and Ser511 mediate recruitment of 14-3-3 adaptor proteins that hold CaMKK2 in the inactivated state by preventing dephosphorylation of phospho-Ser495. We also report the crystal structure of 14-3-3ζ bound to a synthetic diphosphorylated peptide that reveals how the canonical (Ser511) and noncanonical (Ser100) 14-3-3 consensus sites on CaMKK2 cooperate to bind 14-3-3 proteins. Our findings provide detailed molecular insights into how cAMP-PKA signaling inactivates CaMKK2 and reveals a pathway to inhibit CaMKK2 with potential for treating human diseases.

中文翻译：

---

CaMKK2 被 cAMP-PKA 信号和 14-3-3 衔接蛋白灭活。

钙调蛋白依赖性蛋白激酶激酶 2 (CaMKK2) 是细胞和全身能量代谢的关键调节剂。已知它通过细胞内 Ca2+ 的增加而被激活，但其失活的机制尚不清楚。CaMKK2 抑制可预防前列腺癌、肝细胞癌和高脂肪饮食引起的代谢紊乱；因此，阐明使 CaMKK2 失活的细胞内机制具有重要的治疗意义。在这里，我们表明在细胞中刺激 cAMP 依赖性蛋白激酶 A (PKA) 信号会通过三个保守的丝氨酸残基的磷酸化使 CaMKK2 失活。Ser495 的 PKA 依赖性磷酸化直接损害钙钙调素激活，而 Ser100 和 Ser511 的磷酸化介导了 14-3-3 衔接蛋白的募集，这些衔接蛋白通过阻止磷酸化 Ser495 的去磷酸化将 CaMKK2 保持在失活状态。我们还报告了与合成二磷酸化肽结合的 14-3-3ζ 的晶体结构，揭示了 CaMKK2 上的经典 (Ser511) 和非经典 (Ser100) 14-3-3 共有位点如何协同结合 14-3-3 蛋白。我们的研究结果提供了关于 cAMP-PKA 信号如何灭活 CaMKK2 的详细分子见解，并揭示了抑制 CaMKK2 的途径，具有治疗人类疾病的潜力。我们还报告了与合成二磷酸化肽结合的 14-3-3ζ 的晶体结构，揭示了 CaMKK2 上的经典 (Ser511) 和非经典 (Ser100) 14-3-3 共有位点如何协同结合 14-3-3 蛋白。我们的研究结果提供了关于 cAMP-PKA 信号如何灭活 CaMKK2 的详细分子见解，并揭示了抑制 CaMKK2 的途径，具有治疗人类疾病的潜力。我们还报告了与合成二磷酸化肽结合的 14-3-3ζ 的晶体结构，揭示了 CaMKK2 上的经典 (Ser511) 和非经典 (Ser100) 14-3-3 共有位点如何协同结合 14-3-3 蛋白。我们的研究结果提供了关于 cAMP-PKA 信号如何灭活 CaMKK2 的详细分子见解，并揭示了抑制 CaMKK2 的途径，具有治疗人类疾病的潜力。