Mutated in approximately 30% of human cancers, Ras GTPases are the most common drivers of oncogenesis and render tumors unresponsive to many standard therapies. Despite decades of research, no drugs directly targeting Ras are currently available. We have previously characterized a small protein antagonist of K-Ras, R11.1.6, and demonstrated its direct competition with Raf for Ras binding. Here we evaluate the effects of R11.1.6 on Ras signaling and cellular proliferation in a panel of human cancer cell lines. Through lentiviral transduction, we generated cell lines that constitutively or through induction with doxycycline express R11.1.6 or a control protein YW1 and show specific binding by R11.1.6 to endogenous Ras through microscopy and co-immunoprecipitation experiments. Genetically encoded intracellular expression of this high-affinity Ras antagonist, however, fails to measurably disrupt signaling through either the MAPK or PI3K pathway. Consistently, cellular proliferation was unaffected as well. To understand this lack of signaling inhibition, we quantified the number of molecules of R11.1.6 expressed by the inducible cell lines and developed a simple mathematical model describing the competitive binding of Ras by R11.1.6 and Raf. This model supports a potential mechanism for the lack of biological effects that we observed, suggesting stoichiometric and thermodynamic barriers that should be overcome in pharmacologic efforts to directly compete with downstream effector proteins localized to membranes at very high effective concentrations. Mol Cancer Ther; 17(8); 1773–80. ©2018 AACR.

中文翻译：

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Raf 竞争性 K-Ras 结合剂可能无法在功能上拮抗信号

在大约 30% 的人类癌症中发生突变，Ras GTPases 是肿瘤发生的最常见驱动因素，并使肿瘤对许多标准疗法无反应。尽管进行了数十年的研究，但目前还没有直接针对 Ras 的药物可用。我们之前已经描述了 K-Ras 的小蛋白拮抗剂 R11.1.6，并证明了它与 Raf 直接竞争 Ras 结合。在这里，我们评估了 R11.1.6 对一组人类癌细胞系中 Ras 信号传导和细胞增殖的影响。通过慢病毒转导，我们生成了组成型或通过用强力霉素诱导表达 R11.1.6 或对照蛋白 YW1 的细胞系，并通过显微镜和免疫共沉淀实验显示 R11.1.6 与内源性 Ras 的特异性结合。然而，这种高亲和力 Ras 拮抗剂的基因编码细胞内表达未能通过 MAPK 或 PI3K 途径显着破坏信号传导。始终如一地，细胞增殖也不受影响。为了理解这种信号抑制的缺乏，我们量化了诱导细胞系表达的 R11.1.6 分子的数量，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与位于膜上的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。未能通过 MAPK 或 PI3K 途径显着破坏信号传导。始终如一地，细胞增殖也不受影响。为了理解这种信号抑制的缺乏，我们量化了诱导细胞系表达的 R11.1.6 分子的数量，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，这表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与定位于膜的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。未能通过 MAPK 或 PI3K 途径显着破坏信号传导。始终如一地，细胞增殖也不受影响。为了理解这种信号抑制的缺乏，我们量化了诱导细胞系表达的 R11.1.6 分子的数量，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，这表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与定位于膜的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。细胞增殖也不受影响。为了理解这种信号抑制的缺乏，我们量化了诱导细胞系表达的 R11.1.6 分子的数量，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，这表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与定位于膜的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。细胞增殖也不受影响。为了理解这种信号抑制的缺乏，我们量化了诱导细胞系表达的 R11.1.6 分子的数量，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，这表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与定位于膜的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。6 由诱导细胞系表达，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，这表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与定位于膜的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。6 由诱导细胞系表达，并开发了一个简单的数学模型，描述了 R11.1.6 和 Raf 对 Ras 的竞争性结合。该模型支持我们观察到的缺乏生物效应的潜在机制，这表明在药理学努力中应该克服化学计量和热力学障碍，以直接与定位于膜的下游效应蛋白以非常高的有效浓度进行竞争。摩尔癌症治疗; 17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。17(8); 1773-80 年。©2018 AACR。