MAST3: La Proteina ‘Guardiana’ che Frena il Cancro al Seno Bloccando YAP

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una scoperta che mi ha davvero affascinato nel campo della lotta contro il cancro al seno. Sapete, questa malattia è purtroppo la forma di tumore più comune tra le donne e rappresenta una minaccia seria per la salute. Nonostante i progressi enormi nelle terapie (dalla chemio alla radioterapia, passando per terapie ormonali, mirate e immunoterapia), ci sono ancora troppe pazienti che non rispondono come vorremmo. Per questo, la ricerca non si ferma mai, cercando nuovi “bersagli” molecolari e farmaci più efficaci.

Ed è qui che entra in gioco una proteina dal nome un po’ tecnico, MAST3 (Microtubule associated serine/threonine kinase-3), e il suo legame con un’altra molecola chiave nello sviluppo dei tumori: la proteina YAP (Yes-associated protein).

Il Mistero di MAST3 nel Cancro al Seno

Prima di questo studio, di MAST3 nel contesto dei tumori, specialmente nel cancro al seno, si sapeva pochissimo. Era quasi un personaggio misterioso nel complesso dramma molecolare del cancro. Così, un gruppo di ricercatori (e qui mi includo idealmente, perché la scienza è un’avventura collettiva!) ha deciso di indagare.

Abbiamo iniziato guardando direttamente nei tessuti tumorali prelevati da pazienti con cancro al seno. Usando una tecnica chiamata immunoistochimica (che colora specifiche proteine nei tessuti), abbiamo fatto una scoperta sorprendente: nei tessuti tumorali, specialmente quelli più avanzati (stadio T più alto) e con metastasi ai linfonodi, l’espressione di MAST3 era significativamente bassa. Al contrario, nel tessuto mammario normale vicino al tumore, MAST3 era ben presente. Questa è stata la prima “spia rossa”: una bassa presenza di MAST3 sembrava associata a una prognosi peggiore per le pazienti. Immaginate MAST3 come un guardiano: dove manca lui, il tumore sembra avere la strada più spianata.

Abbiamo anche controllato enormi database online come il TCGA (The Cancer Genome Atlas) e altri specifici per il cancro al seno, e i dati confermavano la nostra osservazione: livelli più bassi di MAST3 nel tumore rispetto al tessuto sano, e in particolare, livelli bassissimi nel sottotipo “Basal-like” (spesso triplo negativo), che è notoriamente più aggressivo. Le analisi di sopravvivenza online erano altrettanto chiare: pazienti con più MAST3 avevano una sopravvivenza libera da malattia e una sopravvivenza generale significativamente migliori. Insomma, tutti gli indizi puntavano nella stessa direzione: MAST3 sembra agire come un freno, un soppressore tumorale.

MAST3 in Azione: Esperimenti in Laboratorio

Avere un’associazione statistica è importante, ma noi scienziati vogliamo vedere le cose con i nostri occhi, capire il *come* e il *perché*. Quindi, siamo passati al laboratorio, usando linee cellulari di cancro al seno.

Prima conferma: anche nelle cellule tumorali coltivate in vitro, i livelli di MAST3 erano generalmente più bassi rispetto alle cellule epiteliali mammarie normali (le MCF-10A, per chi mastica un po’ di biologia cellulare).

A questo punto, abbiamo fatto due cose opposte:

1. In cellule con poco MAST3 (come le MDA-MB-468 e T-47D), ne abbiamo aumentato artificialmente i livelli (sovraespressione).
2. In cellule con livelli relativamente più alti di MAST3 (come le MCF-7 e MDA-MB-231), ne abbiamo ridotto l’espressione (silenziamento con shRNA).

I risultati sono stati netti e coerenti:

• Aumentare MAST3: Le cellule tumorali crescevano più lentamente (test MTT), formavano meno colonie (test di clonogenicità), migravano e invadevano meno (test Transwell e di guarigione della ferita). Era come se MAST3 mettesse i bastoni tra le ruote alla progressione tumorale.
• Diminuire MAST3: Esattamente il contrario! Le cellule diventavano più aggressive, proliferavano di più, formavano più colonie, si muovevano e invadevano con più facilità.

Abbiamo anche testato tutto questo in vivo, su topolini da laboratorio (nude mice). Iniettando le cellule tumorali modificate:

• Cellule con più MAST3 formavano tumori più piccoli, che pesavano meno e avevano un indice di proliferazione (Ki-67) più basso. Inoltre, davano molte meno metastasi ai polmoni.
• Cellule con meno MAST3 formavano tumori più grandi, più pesanti, con più cellule in proliferazione e davano più metastasi polmonari.

A questo punto, eravamo abbastanza sicuri: MAST3 agisce davvero come un soppressore tumorale nel cancro al seno. Ma come fa? Qual è il suo meccanismo d’azione?

Il Legame Inaspettato: MAST3 e la Via di Segnalazione Hippo/YAP

Qui entra in scena il secondo protagonista: la proteina YAP. YAP è un effettore chiave della via di segnalazione Hippo, un percorso molecolare importantissimo che controlla la crescita degli organi e la proliferazione cellulare. Nel cancro, però, la via Hippo è spesso “spenta”, e questo lascia YAP libera di scatenarsi. YAP iperattiva entra nel nucleo della cellula e accende geni che promuovono la crescita tumorale, la resistenza ai farmaci e la metastasi (geni come CTGF, CYR61, CCNE1). Insomma, YAP è spesso considerato uno dei “cattivi” della storia.

Ci siamo chiesti: c’entra qualcosa MAST3 con YAP e la via Hippo?

Abbiamo usato dei “reporter” genetici (geni della luciferasi) che si accendono quando YAP è attiva. Risultato: aumentando MAST3, l’attività di YAP diminuiva drasticamente. Diminuendo MAST3, l’attività di YAP aumentava. Bingo!

Ma la cosa ancora più interessante è stata osservare cosa succedeva alle proteine della via Hippo “classica”, quelle che normalmente regolano YAP (le chinasi MST e LATS). Sorpresa: i livelli e lo stato di attivazione (fosforilazione) di MST e LATS non cambiavano significativamente quando modificavamo MAST3! Questo suggeriva che MAST3 stesse regolando YAP in modo indipendente dalla cascata classica MST-LATS, una sorta di “via non classica” della regolazione di Hippo.

Inoltre, abbiamo visto che aumentando MAST3, il livello *totale* della proteina YAP diminuiva, e viceversa. Ma attenzione: il livello dell’mRNA di YAP (l’istruzione per produrre la proteina) non cambiava. Questo significa che MAST3 non agisce sulla produzione di YAP, ma probabilmente sulla sua… distruzione. E infatti, aumentando MAST3, YAP tendeva a rimanere fuori dal nucleo, nel citoplasma, dove è meno attiva.

Come MAST3 “Disinnesca” YAP: Fosforilazione e Degradazione

Essendo MAST3 una chinasi (un enzima che aggiunge gruppi fosfato alle proteine, un processo chiamato fosforilazione), l’ipotesi più logica era che interagisse direttamente con YAP. E così è stato! Con esperimenti di immunoprecipitazione (una sorta di “pesca” molecolare), abbiamo dimostrato che MAST3 e YAP si legano fisicamente dentro la cellula, nel citoplasma.

Abbiamo anche identificato le parti specifiche delle due proteine che permettono questo legame: il dominio PDZ di MAST3 si lega al motivo di legame PDZ (PDZ-BD) di YAP. È come una chiave che entra nella sua serratura.

E cosa succede dopo che si legano? MAST3, facendo il suo lavoro di chinasi, fosforila YAP. Abbiamo identificato un sito specifico di fosforilazione particolarmente influenzato da MAST3: la serina 127 (S127) di YAP. Aumentando MAST3, la fosforilazione su S127 aumentava; diminuendolo, diminuiva. È importante notare che questa fosforilazione avveniva anche senza un cambiamento nell’interazione tra YAP e LATS1 (la chinasi classica), confermando la via indipendente.

Ma perché questa fosforilazione è importante? Perché spesso, la fosforilazione di una proteina è un segnale per la sua degradazione. È come se MAST3 mettesse un’etichetta “da buttare” su YAP. Abbiamo verificato questa ipotesi. Usando un inibitore della sintesi proteica (cicloeximide, CHX), abbiamo visto che MAST3 accelera la scomparsa di YAP. E usando un inibitore del proteasoma (MG132), il “centro di smaltimento” delle proteine cellulari, abbiamo visto che la degradazione di YAP indotta da MAST3 veniva bloccata. Questo processo si chiama degradazione tramite ubiquitinazione-proteasoma: la proteina viene “marcata” con molecole di ubiquitina e poi distrutta dal proteasoma.

Esperimenti specifici hanno confermato che MAST3, tramite la sua attività chinasica e il suo legame con YAP (entrambi necessari!), promuove l’aggiunta di ubiquitina a YAP, segnandola per la distruzione. Abbiamo anche osservato una correlazione inversa tra i livelli di MAST3 e YAP sia nelle linee cellulari che nei campioni di tessuto tumorale umano: dove c’è tanto MAST3, c’è poco YAP, e viceversa.

La Prova del Nove: Inibire YAP Salva la Situazione

Se la nostra ipotesi era corretta (MAST3 frena il cancro bloccando YAP), allora inibire direttamente YAP avrebbe dovuto contrastare gli effetti negativi della mancanza di MAST3.

Abbiamo preso le cellule MCF-7 in cui avevamo silenziato MAST3 (rendendole più aggressive) e abbiamo fatto due cose:

1. Abbiamo usato un farmaco, la verteporfina, che impedisce a YAP di legarsi ai suoi partner nel nucleo (TEAD) e attivare i geni “cattivi”.
2. Abbiamo usato un altro shRNA per silenziare direttamente YAP.

In entrambi i casi, i risultati sono stati chiari: l’aumento di aggressività (crescita, invasione) causato dalla mancanza di MAST3 veniva annullato o fortemente ridotto dall’inibizione di YAP. Anche l’attivazione dei geni bersaglio di YAP (CTGF, CYR61, CCNE1) veniva riportata alla normalità. Questa è stata la conferma definitiva: MAST3 esercita il suo ruolo di soppressore tumorale in gran parte attraverso la sua capacità di inibire YAP, promuovendone la fosforilazione e la successiva degradazione.

Cosa Significa Tutto Questo?

Questa ricerca identifica MAST3 come un nuovo, importante soppressore tumorale nel cancro al seno. Abbiamo svelato un meccanismo molecolare affascinante: MAST3 agisce direttamente su YAP, un noto oncogene, attraverso una via “non classica” che coinvolge la fosforilazione sulla serina 127 e la degradazione mediata dall’ubiquitina-proteasoma.

Questa scoperta apre strade interessanti. MAST3 potrebbe diventare un nuovo biomarcatore per predire la prognosi delle pazienti o la risposta alle terapie. E, cosa ancora più eccitante, la via MAST3-YAP potrebbe rappresentare un nuovo bersaglio terapeutico. Immaginate farmaci che possano riattivare o mimare l’azione di MAST3, oppure che possano colpire YAP in modo più specifico nelle pazienti con bassi livelli di MAST3.

Certo, siamo ancora all’inizio. Bisogna capire meglio perché MAST3 è poco espresso in alcuni tumori (mutazioni? Metilazione? Altre regolazioni?), se ci sono altri siti di fosforilazione su YAP regolati da MAST3, e se altre molecole sono coinvolte in questo processo. Ma la strada è tracciata, e ogni passo avanti nella comprensione di questi meccanismi ci avvicina a terapie più mirate e personalizzate per sconfiggere il cancro al seno. È una sfida complessa, ma scoperte come questa ci danno una speranza concreta!

Fonte: Springer