Allosterische modulatie biedt een effectieve weg voor selectieve en potente enzymremming. Hier vatten we de recente vooruitgang samen en bespreken we kritisch de mechanismen van allosterische partiële agonisten voor drie representatieve signaalgevers die geactiveerd worden door cyclische nucleotiden: het cAMP-afhankelijke proteïne kinase (PKA), het cGMP-afhankelijke proteïne kinase (PKG), en het door cAMP geactiveerde uitwisselingseiwit (EPAC). De vergelijkende analyse van partieel agonisme in PKA, PKG en EPAC onthult een gemeenschappelijk opkomend thema, namelijk het bemonsteren van verschillende “gemengde” conformatie toestanden, hetzij binnen een enkel domein of tussen verschillende domeinen. Hier tonen we aan hoe zulke “gemengde” toestanden een cruciale rol spelen in de verklaring van de waargenomen functionele respons, d.w.z. partieel agonisme en allosterische pluripotentie, alsook in het maximaliseren van inhibitie terwijl potentieverlies geminimaliseerd wordt. Door Nucleaire Magnetische Resonantie (NMR), Moleculaire Dynamica (MD) simulaties en Ensemble Allosteric Modeling (EAM) te combineren, tonen we ook hoe het vrije-energielandschap van conformationele ensembles die “gemengde” toestanden bevatten, in kaart kan worden gebracht. Door het bespreken van geselecteerde case studies, illustreren we hoe MD simulaties en EAM NMR aanvullen om eiwit dynamica kwantitatief te relateren aan functie. De resulterende NMR- en MD-gebaseerde EAMs zullen naar verwachting niet alleen informatie opleveren voor het ontwerp van nieuwe generaties van zeer selectieve allosterische inhibitoren, maar ook voor de keuze van multidrug combinaties.