近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中国科学技术大学生命科学与医学部黄成栋教授等团队，借助SHMFF所属超导磁体SM3及配套850MHz液体核磁共振(NMR)波谱仪，首次揭示蛋白质中的固有无序区域（IDR）无需与功能结构域直接接触，即可通过调控构象熵，远程实现对蛋白活性的“开关”控制，打破了“必须接触或发生结构变化才能调控”的传统认知，为新型分子开关的设计提供了全新思路。该研究发表于《自然-结构与分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)期刊，并同步在该期刊上发表Research Briefing专题解读。

蛋白质的IDR广泛存在，却常因“缺乏稳定结构”而被视作“无用尾巴”。本研究以分子伴侣Sgt2为模型，通过高分辨率NMR和生化主要研究手段研究表明，Sgt2的自抑制作用与蛋白的中间结构域无关，而是由IDR特定的氨基酸序列决定 （图1）；只要改变IDR的序列，这种自抑制效果就会消失。由此表明，IDR区域本身很可能是决定蛋白功能的核心元件，而非“进化残留”。

与经典的“构象变化”模型不同，该研究证实，Sgt2蛋白的自抑制和解锁过程完全建立在内部动力学变化（即构象熵）的调节上。IDR存在时，分子整体处于高度动态、低序参数（高熵）状态，功能域被“锁定”；而IDR被切除或底物结合后，分子变得刚性，活性被“解锁” （图2）。这揭示了“动态熵信号”作为蛋白远程调控的新范式，有望推广到更多蛋白系统中。

该工作也充分展现了液体NMR技术在解析蛋白动态与功能关系上的独特优势。这一发现不仅拓展了蛋白质调控机制的认知，更为未来开发高效、可控的新型蛋白分子开关提供了理论基础。

中国科学技术大学博士生季拓为论文第一作者；黄成栋、王育才、王朝教授为共同通讯作者。该项研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会、无膜细胞器与细胞动力学教育部重点实验室、合肥综合性国家科学中心大健康研究院等机构资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41594-025-01585-7

图1. Sgt2的自抑制作用由C端IDR的特定序列决定，且不依赖中间结构域或其他蛋白片段

图2. Sgt2的IDR通过调控分子构象熵，实现了无需直接接触的远程自抑制和激活机制，从而动态切换蛋白的结合能力