Allosterische Modulation bietet einen effektiven Weg zur selektiven und wirksamen Hemmung von Enzymen. Hier werden die jüngsten Fortschritte bei den Mechanismen allosterischer partieller Agonisten für drei repräsentative, durch zyklische Nukleotide aktivierte Signalenzyme zusammengefasst und kritisch diskutiert: die cAMP-abhängige Proteinkinase (PKA), die cGMP-abhängige Proteinkinase (PKG) und das durch cAMP aktivierte Austauschprotein (EPAC). Die vergleichende Analyse des partiellen Agonismus in PKA, PKG und EPAC zeigt ein gemeinsames Thema auf, nämlich die Erfassung verschiedener „gemischter“ Konformationszustände, entweder innerhalb einer einzigen Domäne oder zwischen verschiedenen Domänen. Hier zeigen wir, wie solche „gemischten“ Zustände eine entscheidende Rolle bei der Erklärung der beobachteten funktionellen Reaktion spielen, d. h. partieller Agonismus und allosterische Pluripotenz, sowie bei der Maximierung der Hemmung bei gleichzeitiger Minimierung der Potenzverluste. Darüber hinaus zeigen wir durch die Kombination von Kernspinresonanz (NMR), Molekulardynamiksimulationen (MD) und Ensemble Allosteric Modeling (EAM), wie die freie Energielandschaft von Konformationsensembles mit „gemischten“ Zuständen abgebildet werden kann. Anhand ausgewählter Fallstudien zeigen wir, wie MD-Simulationen und EAM die NMR ergänzen, um die Proteindynamik quantitativ mit der Funktion in Beziehung zu setzen. Die daraus resultierenden NMR- und MD-basierten EAMs werden voraussichtlich nicht nur für die Entwicklung neuer Generationen hochselektiver allosterischer Inhibitoren, sondern auch für die Auswahl von Multidrogenkombinationen von Nutzen sein.