KCASH2, appartiene alla famiglia di oncosoppressori KCASH, in grado di modulare negativamente la via di trasduzione del segnale di SHh. In particolare, KCASH2 è in grado di legare la Cullina 3 formando un complesso E3-ubiquitina ligasico che a sua volta poli-ubiquitina la proteina HDAC1 portandola a degradazione proteasoma dipendente. HDAC1 è un¿istone deacetilasi in grado di deacetilare il fattore trascrizionale Gli1 (il principale fattore di trascrizione della via di trasduzione di SHh) aumentandone la sua attività trascrizionale. KCASH2, tramite la degradazione HDAC1, è quindi in grado di spegnere la via di SHh.
Analizzando topi geneticamente modificati in grado di esprimere il reporter per la beta-galattosidasi al posto del gene KCASH2, abbiamo recentemente evidenziato, per la prima volta, l'espressione di KCASH2 in campioni di midollo spinale, sia nella fase embrionale che nell'individuo adulto. È noto da letteratura che anche la via di Hedgehog è coinvolta nello sviluppo e differenziamento del midollo spinale, tra cui la specificazione ventrale dei neuroni che induce la formazione dei neuroni V0-3 e i motoneuroni nonché alla guida degli assoni al fine di formare i circuiti neuronali indispensabili per poter ricevere stimoli elaborarli e rispondere ad essi. Inoltre, negli ultimi anni, molti lavori hanno dimostrato come la modulazione positiva di SHh nel midollo spinale, a seguito di una lesione, porti ad un miglioramento della guarigione post trauma.
Con il presente progetto ci proponiamo di verificare se la presenza nel midollo spinale di KCASH2 possa avere un ruolo nella regolazione dei processi di proliferazione, rigenerazione e differenziamento che occorrono in questo contesto, probabilmente contrastando l¿attività di SHh. Aumentare la conoscenza sui complessi fenomeni legati al ruolo e alla regolazione della via di SHh nel midollo spinale ci potrebbe permettere in futuro di individuare nuove strategie terapeutiche in pazienti affetti da traumi spinali.
La via di trasduzione del segnale di Sonic Hedgehog (SHh) è implicata nello sviluppo del midollo spinale a diversi livelli. La funzione più nota e più studiata è sicuramente la funzione di morfogene. Infatti, i neuroni nella zona ventrale del midollo spinale vanno in contro a diversi destini differenziativi in base al gradiente extracellulare dose-dipendente di SHh. La via di SHh è stata anche individuata come meccanismo di guida per gli assoni. In particolare, è l'attivazione non canonica della via che sembra guidare gli assoni verso la loro destinazione finale. Particolare è il fatto che SHh possa funzionare a volte come attraente per gli assoni e a volte come repellente. A fare la differenza tra un effetto e l'altro è lo stato in cui si trova la cellula che determina effetti diversi nonostante lo stimolo dato da SHh sia identico. Inoltre, SHh è implicato non solo nella guida degli assoni verso la loro posizione finale ma anche nella formazione dei circuiti neuronali e nella loro plasticità. Prese insieme queste conoscenze indicano chiaramente come SHh abbia un ruolo multi-sfaccettato nello sviluppo del midollo osseo. A questo si aggiunge che, recentemente, è stato individuato il coinvolgimento di SHh nel recupero dalle lesioni spinali. La modulazione positiva della via di SHh infatti, sembra migliorare il recupero post-traumatico. Lo fa agendo a diversi livelli, da un lato stimolando il recupero della funzionalità dei neuroni rimasti, dall'altro stimolando la produzione di nuovi neuroni. Inoltre, sembrerebbe che SHh riesca a diminuire il danno da infiammazione agendo sulle cellule gliali, tenendole in uno stato meno reattivo. La fondamentale conoscenza di questi fenomeni, ad oggi, è ancora molto limitata e sono molte le domande che restano senza risposta. La proteina KCASH2 è un modulatore negativo della via di SHh che agisce a valle di essa inducendo la degradazione proteasoma-dipendente di HDAC1. È stato dimostrato che KCASH2, visto il suo ruolo soppressorio della via di SHh, riesce a rallentare la crescita dei tumori SHh-dipendenti come il medulloblastoma (MB). Dall'analisi filogenetica risulta che Il gene KCASH2, nei vertebrati, è altamente conservato. Questi dati fanno suppore che esso abbia un ruolo di rilevanza ma ad oggi, le sue funzioni e conseguentemente quelle della proteina da esso prodotta sono ancora per la maggior parte poco note. Con lo scopo di caratterizzare al meglio il ruolo di KCASH2 come regolatore negativo della via di SHh nei vari tessuti, nel nostro laboratorio è stato generato il topo KCASH2KO. Da nostri dati preliminari, è stata individuata l'espressione del gene KCASH2 nel midollo spinale, sin dalle fasi embrionali fino alla vita adulta del topo. L'espressione della proteina KCASH2 in questo contesto riteniamo non sia casuale e ipotizziamo possa avere un ruolo chiave nello sviluppo del midollo spinale. Lo scopo di questo progetto, è quello di aumentare la conoscenza sia del ruolo della proteina KCASH2 in un contesto mai esplorato prima, e anche di chiarire meglio i meccanismi di regolazione della via di SHh nel contesto del midollo spinale. Tra le varie prospettive future di un progetto di ricerca di base come questo, la più intrigante, è sicuramente quella di poter applicare le nuove conoscenze sulla modulazione della via di SHH nella medicina rigenerativa delle lesioni spinali.