Após verificar o log de erros do nginx, eu tive isto:
2016/07/11 03:53:40 [emerg] 10446#0: a duplicate default server for 0.0.0.0:80 in /etc/nginx/sites-enabled/appyengine.staging:6
Então eu mudei a linha 6 para listen 80
e reiniciei o nginx. Então funcionou.