两药作用于同一激酶，结合方式未必相同🤔。激酶药物的结合模式、选择性、耐药机制和临床疗效等差异，关键不在于靶点是否相同，而在于结合时激酶所处的状态。😮结构与化学生物学的发展，推动激酶研究从“认识靶点”转向“理解状态”，也正改变激酶药物研发的策略与方向👇。

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从"家族"到"状态"

激酶家族分类帮助我们回答了一个重要问题：这个激酶属于哪一类，它参与哪些信号通路，又可能与哪些疾病相关？ 对于理解激酶的生物学功能和建立整体认知框架，这无疑是第一步。感兴趣的小伙伴可以翻翻往期推文：激酶家族：从分类到关键靶点，一文读懂！

然而，在药物研发中，仅仅知道一个激酶属于 TK、CMGC 或 AGC 家族，往往还不足以指导药物设计。事实上，同一家族中的激酶可能具有高度相似的 ATP 结合口袋，而同一个激酶在不同细胞环境、不同调控条件甚至不同突变背景下，也可能呈现出完全不同的构象状态^[1]。因此，真正决定药物能否有效结合靶点的，往往不是"它属于哪个家族"，而是"它此刻处于什么状态"。

以经典的 BCR-ABL 为例，从 Imatinib、Dasatinib 到别构抑制剂 Asciminib，虽然都靶向 ABL 激酶，却采用了完全不同的结合策略——识别不同构象、利用不同结合口袋，甚至避开传统 ATP 位点^[2]。同一个激酶，并不意味着只有一种药物设计方式；真正的关键在于，药物选择捕获它的哪一种状态。 这也引出了现代激酶药物研发中一个越来越重要的问题：哪一种激酶状态，才是最值得药物捕获的？

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激酶不是静止的蛋白

在讨论“哪一种激酶状态值得药物捕获”之前，首先需要理解一个基本事实：激酶并不是一个固定不变的蛋白结构。

从功能上看，激酶可以呈现活化状态 (Active state)、失活状态 (Inactive state) 以及介于两者之间的中间状态 (Intermediate state)。但这些状态并不是简单的“开”和“关”，而是共同构成一个动态的构象平衡 (conformational equilibrium)。不同条件下，各种构象的稳定性和占比会发生变化。例如，磷酸化可能推动激酶向活化构象转变，而疾病相关突变则可能改变原有的构象平衡，使某些活化状态更加稳定。

更值得注意的是，一些短暂存在、占比较低的中间状态，也可能具有重要的生物学功能。2025 年发表在 Science 上的一项研究利用 NMR 技术发现，Src 家族激酶的构象集合中存在一种短暂的中间状态。该状态能够促进 ATP 水解后的 ADP 快速释放，从而提高催化周转效率，并支持 Src、Lck 和 Hck 对多位点底物进行连续性磷酸化 (processive phosphorylation)。当这一中间状态受到削弱时，相关激酶的连续性磷酸化能力也随之下降^[3]。

图 1. Src 催化循环中的中间状态^[3]。

这一发现进一步说明，激酶的功能并不只由经典的 Active 或 Inactive state 决定，那些短暂出现的构象同样可能成为影响激酶活性的重要“状态”。

对于药物研发而言，这意味着药物面对的并不是一个固定的蛋白结构，而是一个不断变化的构象集合 (conformational ensemble)。药物可以选择性识别并稳定其中某一种状态，从而改变激酶原有的构象平衡^[4]。那么，这些不同的构象状态究竟是如何形成的？

Activation Loop (A-Loop，活化环) 位于激酶结构域的关键区域，其构象变化会影响底物结合和催化区域的形成，也是区分不同激酶状态的重要结构特征。

DFG Motif 是激酶中高度保守的 Asp-Phe-Gly 三肽序列，也是判断激酶构象状态的重要标志之一。经典的 DFG-in 和 DFG-out 等不同构象会改变 ATP 结合区域及其邻近空间，因此也成为激酶药物设计中非常重要的结构基础。

αC-Helix 位于激酶 N-terminal lobe，其位置变化与催化中心的形成密切相关。通常情况下，αC-helix-in 更接近活化构象，而 αC-helix-out 则常与失活或非活化状态相关，因此也是研究激酶 state 时经常关注的结构特征。

需要注意的是，这三个结构元件并不是彼此独立的“开关”。它们之间存在复杂的协同运动，共同参与塑造激酶不断变化的构象景观。也正因为如此，看似相同的 ATP 结合口袋，在不同构象状态下也可能呈现出不同的空间特征，为药物设计创造出不同的结合机会^[5][6]。

图 2. Activation Loop 等关键结构元件的构象变化，推动激酶在不同状态之间转换^[5]。

A-Loop 的延伸使得底物能够接近底物对接位点。αC-Helix 的内向构象通过形成关键的盐桥而稳定，盐桥以球棍模型表示。DFG Motif 也以球棍模型表示，其中 F 指向“in”，定义了 DFG 的内向构象。

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药物如何“选择”不同的激酶状态？

当激酶在不同构象之间不断转换时，药物也会表现出不同的构象偏好。不同的激酶状态会形成不同的结合空间，而药物可以通过识别并稳定特定状态，实现选择性抑制。

在众多激酶抑制剂中，Type I、Type II 和 Allosteric inhibitors 是最具代表性的三种策略。

通常结合激酶处于活化或活化样构象时的 ATP 结合位点。在这一状态下，DFG Motif 通常处于 DFG-in 构象，催化结构相对完整，ATP 结合区域也处于适合小分子进入的状态。

当激酶形成 DFG-out 构象时，DFG Motif 发生明显的构象变化，使 ATP 结合口袋邻近的一个疏水性延伸口袋暴露出来。Type II 抑制剂通常同时占据 ATP 结合区域及这一延伸形成的口袋。因此，Type II 抑制剂能够利用比传统 ATP 口袋更大的结合空间。

除了 ATP 结合口袋之外，部分激酶还存在能够调节其活性的别构结合位点 (allosteric pockets)。这类抑制剂不直接与 ATP 竞争，而是结合这些调控区域，通过稳定特定构象或改变激酶的构象平衡，实现对激酶活性的抑制。由于别构位点通常不像 ATP 结合口袋那样高度保守，这种策略有机会获得更高的靶点选择性^[7][8]。

以 BCR-ABL 为例，它是慢性髓性白血病 (CML) 的经典治疗靶点，也是激酶抑制剂发展的里程碑。

在 2001 年，首次获得 FDA 批准的 Imatinib (格列卫) 开创了靶向治疗新时代。然而，随着耐药突变的出现以及对激酶结构认识的不断深入，第二代、第三代以及别构抑制剂相继问世。令人有趣的是，这些药物都作用于 同一个激酶——ABL，但其作用机制却并不相同。

其中，Imatinib 主要结合 ABL 的特定失活构象 (DFG-out)。这种构象会形成适合 Imatinib 结合的空间，因此激酶能否进入并维持这一构象，会直接影响药物结合^[9]。

相比之下，Dasatinib 属于 Type I 抑制剂，主要识别 ABL 的 DFG-in 构象，其结合模式与 Imatinib 明显不同。这种不同的构象偏好，使其能够有效抑制包括部分 Imatinib 耐药突变体在内的多种 ABL 变体。

而最新的 Asciminib 则采用了完全不同的策略。它并不与 ATP 结合口袋竞争，而是结合 ABL 的 myristoyl 别构结合位点 (allosteric pocket)，稳定 ABL 的自抑制构象，从而实现对 ABL 活性的抑制。这种机制不仅避开了传统 ATP 结合位点，也为克服部分耐药突变提供了新的思路^[10][11][12]。

图 3. BCR-ABL1 酪氨酸激酶抑制剂及耐药机制^[10]。

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突变，也在改变激酶的“状态选择”

例如，BCR-ABL 的 T315I、EGFR 的 T790M 等经典 Gatekeeper mutations (守门员突变)，既可能改变结合空间，也可能影响激酶的构象与药物结合特征，最终导致药物敏感性发生变化^{[13,14,15,16]}。因此，面对突变导致的耐药，研究者也在不断寻找新的可利用构象和结合空间，推动激酶药物研发从传统 ATP 竞争向构象选择、别构调控和共价结合等策略拓展。

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小结

激酶并非静态靶点，其不同构象状态会影响药物的结合与作用，而突变等因素又会进一步改变这一动态平衡。理解激酶状态、寻找新的结合空间，正在成为激酶药物研发的重要方向。

基于不同的研究需求，无论是激酶活性检测、抑制剂筛选，还是突变与耐药机制研究，都离不开合适的蛋白工具支持。围绕这些研究需求，MCE 提供覆盖野生型、常见突变体及预复合物形式的激酶相关重组蛋白，激酶系列化合物库及激酶谱筛选服务，以及变构相关化合物库等，为不同阶段的激酶研究提供蛋白，化合物库和筛选等方面的支持。

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“激酶”与“磷酸酶”，靶向治疗两手抓

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