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Exploring the multifaceted role of GCN1: Implications in cellular responses and disease pathogenesis - 29/05/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116681 
Xinying Zheng a, b, 1, Jinze Shen b, 1, Hongting Jiang b, Mei Tian a, b, c, Qurui Wang b, Kailin Guo b, Ruixiu Chen b, Qing Xia a, b, Qibin Yan a, b, Lihua Du a, Shiwei Duan b,
a College of Pharmacy, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, Zhejiang 310014, China 
b Key Laboratory of Novel Targets and Drug Study for Neural Repair of Zhejiang Province, School of Medicine, Hangzhou City University, Hangzhou, Zhejiang 310015, China 
c Geriatric Medicine Center, Department of Endocrinology, Zhejiang Provincial People's Hospital (Affiliated People's Hospital), Hangzhou Medical College, Hangzhou, Zhejiang 310014, China 

Corresponding author.

Abstract

GCN1 is a highly conserved protein present widely across eukaryotes. As an upstream activator of protein kinase GCN2, GCN1 plays a pivotal role in integrated stress responses, such as amino acid starvation and oxidative stress. Through interaction with GCN2, GCN1 facilitates the activation of GCN2, thus initiating downstream signaling cascades in response to cellular stressors. In these contexts, the activation of GCN2 necessitates the presence and action of GCN1. Notably, GCN1 also operates as a ribosome collision sensor, contributing significantly to the translation quality control pathway. These discoveries offer valuable insights into cellular responses to internal stresses, vital for maintaining cellular homeostasis. Additionally, GCN1 exhibits the ability to regulate the cell cycle and suppress inflammation, among other processes, independently of GCN2. Our review outlines the structural characteristics and biological functions of GCN1, shedding light on its significant involvement in the onset and progression of various cancer and non-cancer diseases. Our work underscores the role of GCN1 in the context of drug therapeutic effects, hinting at its potential as a promising drug target. Furthermore, our work delves deep into the functional mechanisms of GCN1, promising innovative avenues for the diagnosis and treatment of diseases in the future. The exploration of GCN1's multifaceted roles not only enhances our understanding of its mechanisms but also paves the way for novel therapeutic interventions. The ongoing quest to unveil additional functions of GCN1 holds the promise of further enriching our comprehension of its mode of action.

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Graphical Abstract




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Highlights

The structure of GCN1 has an essential domain RWDBD.
GCN1 activates GCN2, playing a crucial role in the stress response.
As a ribosome collision sensor, GCN1 coordinates translation control.
GCN1 is a versatile player in disease and therapeutics.

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Abbreviations : AaRS, AAS, ABC, AML, ARM, CDKs, CES, CTD, EEF1A, EEF3, ES39, FA, FAO, GAAC, Gcn1 CKO, GCN1, HF, IMiDs, ISR, KD, LARP1, LC, LUAD, MSA, NAFLD, PCa, PDB, P-eIF2α, RWDBD, SCZ, SERM, TAM, TOP, VLDL, YKD

Keywords : GCN1, Integrated stress response, Translation quality control pathway, Disease pathogenesis, Therapeutic target, Cellular homeostasis


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