《Drug Discovery Today》：Allosteric drugs in biomolecular condensates: Ways forward
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本综述深入探讨了生物分子凝聚物这一新兴细胞区室与变构药物设计的交汇前沿。作者提出，凝聚物独特的高浓度、拥挤物理环境会深刻影响蛋白质构象分布与动态，从而改变传统变构药物的作用模式。文章系统性地阐述了两类变构药物（“经典”蛋白特异性药物与凝聚物调节药物）的差异，并前瞻性地提出应开发适应凝聚物环境的、更高特异性的变构药物，以克服现有凝聚物调节策略可能存在的脱靶问题，为开创药物发现新时代提供理论框架。
生物分子凝聚物与变构药物：一个药物发现的新前沿
生物大分子凝聚物是细胞中通过液-液相分离形成的无膜、液态动态细胞器，它将功能相关的大分子动态组装在一起，执行如信号传导和基因表达等特定功能。这些凝聚物在疾病中扮演着关键角色，引发了对其治疗潜力的极大兴趣。
凝聚物环境如何重塑变构调控
凝聚物的生物物理环境，如较低的含水量和较高的大分子拥挤度，是其区别于周围细胞质的关键特征。这种独特的内环境强烈影响其生物学特性与功能，也包括药物的发现与作用。凝聚物中蛋白质的构象倾向很可能与在含水量更高、密度更小的细胞环境中的构象不同。这种环境可以改变那些作为变构药物靶点的构象功能特征，例如口袋（传统的和隐性的）以及由构象变化（如铰链弯曲运动）暴露的表面。拥挤空间中的空间位阻可能阻碍这些已经涉及高动力学能垒的大规模构象变化。
凝聚物创造了更崎岖的自由能景观。根据崎岖性的性质和凝聚物的特性，这可以增强天然靶向状态的稳定性。密集的特异性蛋白质-蛋白质（和蛋白质-核酸）相互作用网络可以加深天然态的能量盆地，使其成为热力学上最稳定的构象，从而成为一个备受关注的主要药物靶点。
两类作用于凝聚物的变构药物
文章区分了两类变构药物：
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“经典”蛋白特异性变构药物：直接作用于目标蛋白的构象和功能。然而，目前尚不清楚为无凝聚物细胞条件设计的这类药物，在致密的凝聚物环境中是否依然能良好运作。
- 2.
凝聚物调节药物：属于另一类变构抑制剂，它们靶向凝聚物环境本身，而非其中的致癌分子机制。例如，环状GMP-AMP合成酶（cGAS）抑制剂、Rosmanol quinone（RQ）以及针对EML4-ALK的抑制剂等，它们通过调节凝聚来影响靶标活性。
现有针对凝聚物功能障碍的药物的讨论大多集中于其溶解或分配，此类策略可能存在靶标特异性挑战，可能因影响脱靶蛋白质而引起副作用或降低疗效。
凝聚物环境中的变构药物作用机制与优选靶点
在生物分子凝聚物的拥挤微环境中，高局部浓度的特定分子驱动多价相互作用和独特的物理化学性质。这种环境可以显著改变组成蛋白质、RNA的构象状态和动力学。通过将功能相关的分子集中在受限空间内，凝聚物增强了分子功能效率。
凝聚物会影响变构药物，因为它们倾向于约束和改变构象分布。稠密、拥挤的环境限制了分子的运动，约束了蛋白质可用的构象空间，有效地将其“困”在一组更有限的构象中，这可能不是在更稀释、功能性较不特异的细胞质中所偏好的，从而影响变构行为。
可以适应凝聚物条件的变构药物靶点类型和机制包括：
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靶向隐性口袋：这些隐藏的结合位点在相关构象（通常是高能瞬时态）通过变构触发稳定后可被访问。凝聚物的独特物理化学环境可能干扰隐性口袋出现所需的波动。
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稳定蛋白质失活或自抑制状态：稳定蛋白质封闭、自抑制状态的药物在细胞凝聚物中可能比在更稀释的细胞环境中更受青睐。
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延长药物驻留时间：可以通过调整设计的变构药物的形状和表面化学性质，以诱导偏向性的群体偏移，从而稳定特定构象（包括其活性位点口袋被抑制剂结合的那种构象），从而优化变构/正构药物组合中的正构药物驻留时间。
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邻近依赖性药物：例如分子胶、蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）、双功能分子和针对Ras突变体的创新型三复合物抑制剂，在分子间距离往往更短的更拥挤的生物分子凝聚物环境中可能特别有效。
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以蛋白质铰链弯曲位点为药物靶点：铰链位点是连接蛋白质（亚）结构域的柔性区域，能够实现对其功能至关重要的大规模构象变化。通过结合这些动态的“机械敏感”位点，药物可以改变蛋白质的运动和活性。
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外位点作为有利的变构药物靶点：外位点是酶上位于活性位点之外的独特结合口袋。靠近活性位点可以产生较高的正构/变构药物协同性，尤其是效能，从而提供更强的治疗结果。
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药物组合：跨蛋白质和通路的药物组合偏好不太可能受凝聚物环境影响。然而，信号传导在凝聚物中预期会更高效，因为凝聚物积累了功能相关的蛋白质。
治疗干预：其他考量
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共价药物：由于其特异性，变构共价药物在凝聚物中可能与其在更稀释的细胞质中一样具有优势，且靶蛋白的更高局部浓度可增强其有效性，尽管潜在的脱靶结合可能是一个问题。
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过表达场景：过表达场景在凝聚物中可能更为严重，这是其在许多疾病（特别是侵袭性癌症和神经退行性疾病）中发挥作用的关键机制。
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方案注意事项：在实施凝聚物相关药物发现指南时，应考虑几个因素：变构和正构药物的协同性可能通过大分子拥挤、结合亲和力改变、蛋白质动力学变化以及凝聚物本身的物理特性等机制在凝聚物中发生显著改变；系统级复杂性和更高敏感性；对条件的敏感性。
膜与大分子凝聚物的协作
凝聚物影响膜曲率，同时也受其影响。膜曲率受受体（包括G蛋白偶联受体（GPCRs）和受体酪氨酸激酶（RTKs））簇以及膜锚定蛋白（如Ras）的形成的影响。这些簇还包含其相关的效应器、激活剂和抑制剂，共同创造复杂且协同的细胞过程。这种动态的、互惠的关系对于细胞信号传导和迁移至关重要。
在药理学方面，膜曲率可以通过改变分子在生物分子凝聚物内部及邻近区域的组织方式来影响药物浓度和变构药物效能。
结论：凝聚物中的治疗干预
无膜生物分子凝聚物对于从细胞膜延伸到细胞核、调节细胞周期的信号通路至关重要。它们充当信号枢纽，调节关键的激酶级联反应，并将功能相关的蛋白质聚集在一起以放大信号转导。它们也是高度动态的，能够响应细胞信号传导迅速形成和溶解，并在变构信号传播和磷酸化状态改变时招募蛋白质。失调的致癌基因表达升高也被导向凝聚物，这一切使得它们成为重要的药物靶点。
这项工作强调了适应凝聚物的变构药物发现的优势，并指出了将特别受益于凝聚物环境的策略和靶点。将许多这类药物与凝聚物溶解药物结合使用是一个合理的选择。通过理解凝聚物的物理性质并将其整合到药物发现流程中，我们有望开启一个更有效、更特异性治疗的新时代。
