KCASH2 è un regolatore negativo della via del segnale di Sonic Hedgehog, che ha un ruolo fondamentale nella morfogenesi e nella tumorigenesi di vari organi, tra cui il cervelletto. KCASH2 agisce formando un complesso E3-ubiquitina ligasi con la Cullina3, che recluta l¿istone deacetilasi HDAC1 portandolo a degradazione proteasomale. In seguito alla perdita di HDAC1, Gli1, il principale fattore trascrizionale della via di Hh, rimane nello stato acetilato e, quindi, trascrizionalmente inattivo, mantenendo spenta la via del segnale. L¿espressione di KCASH2 è frequentemente ridotta nel Medulloblastoma Hh-dipendente (MB). Ad oggi, le strategie terapeutiche contro il MB Hh-dependente, mirano allo spegnimento della via di Hh, agendo a livello del recettore Smo. Questi sistemi, però, incontrano limiti dovuti all¿insorgenza di mutazioni farmaco-resistenti del recettore. Per questo motivo, sono in fase di sviluppo nuove strategie in grado di colpire fattori più a valle della via di Hh quali i fattori di trascrizione Gli. Una di queste strategie potrebbe essere basata sulla regolazione della proteina KCASH2, per indurre lo spegnimento della via in modo "fisiologico". Allo scopo di comprendere in maniera più approfondita le funzioni di KCASH2, attraverso un approccio proteomico abbiamo identificato nuovi potenziali interattori di KCASH2. Tra questi abbiamo individuato KCTD15, la quale è in grado di interagire direttamente con KCASH2, attraverso il suo dominio BTB/POZ, aumentandone la stabilità e riducendo, di conseguenza, l'attività della via di Hh. KCTD15 fa parte della famiglia KCTD ed è raggruppata nel clade A insieme alla proteina KCTD1. L¿elevata omologia strutturale e funzionale tra KCTD15 e KCTD1 suggerisce una funzione comune nella rete di proteine regolatorie che modulano la via Hh. Riteniamo che la caratterizzazione del ruolo delle proteine KCTD nella regolazione della via di Hh possa essere un nuovo promettente obiettivo per l'approccio terapeutico contro il MB.
Il progetto proposto è volto a caratterizzare il ruolo di KCTD1 e la possibile interazione con KCTD15 nella regolazione dell¿oncosoppressore KCASH2 al fine di ampliare le conoscenze dei meccanismi molecolari della complessa via di segnalazione di Hedgehog (Hh). Un¿ attivazione aberrante della via di Hh è ritenuta coinvolta nello sviluppo di numerosi tipi di tumori umani quali: carcinoma delle cellule basali, rabdomiosarcoma, gliomi maligni, medulloblastoma, leucemia, cancro della mammella, del fegato, del pancreas e della prostata. Uno dei meccanismi più comuni, responsabili dell¿attivazione costitutiva della via del segnale di Hh, è la regolazione eccessiva del ligando Hh in maniera autocrina o paracrina; altri includono mutazioni con perdita di funzione del recettore PTCH1, della proteina inibitoria SUFU e mutazioni con guadagno di funzione del corecettore SMO. Ancora non ben caratterizzata è l¿attivazione non canonica della via, che prevede una cascata di trasduzione di segnali dipendenti dai recettori di Hh che non agiscono attraverso l¿asse Hh-Gli1 e l¿attivazione SMO-indipendente di Gli1. Lo scopo finale del nostro lavoro è caratterizzare nuovi modulatori della via di Hh, al fine di poter individuare nuovi potenziali approcci terapeutici per modulare la via nei tumori Hh dipendenti. Infatti, l'uso di inibitori di HDAC è stato suggerito da diversi gruppi come un potenziale approccio terapeutico (Gruber et al., 2018) alternativo agli inibitori Smo soggetti a resistenza (Peer et al., 2019), sebbene lo spettro di potenziali bersagli HDAC nelle cellule non permetta di escludere effetti collaterali indesiderati. Ad oggi non sono disponibili strategie per regolare positivamente l'espressione di KCTD15 e KCTD1 nel cancro, ulteriori studi potrebbero permettere la produzione o la scoperta di potenziali modulatori farmacologici. Una strategia futura potrebbe essere quella di utilizzare approcci bioinformatici, proteomici e biochimici per identificare i siti di legame critici KCTD15/KCASH2, KCTD1/KCTD15 o KCTD1/KCASH2 e generare piccoli peptidi o piccole molecole che possano imitare KCTD15 o KCTD1 legando e stabilizzando KCASH2. Questa stabilizzazione aumenterebbe a sua volta la degradazione di HDAC1 spegnendo la via di Hh. Riteniamo che questo approccio possa essere la strategia terapeutica più semplice per implementare la funzione inibitoria di KCASH2 in vivo, dato che altre strategie, come l¿ overespressione di KCASH2 esogeno nelle cellule tumorali, possono essere tecnicamente più impegnative.