Receptory sprzężone z białkiem G to receptory wiążące ligandy, które pośrednio wpływają na zmiany w komórce. Rzeczywisty receptor to pojedynczy polipeptyd, który siedmiokrotnie przecina błonę komórkową, tworząc pętle wewnątrzkomórkowe i zewnątrzkomórkowe. Pętle zewnątrzkomórkowe tworzą kieszeń specyficzną dla liganda, która wiąże się z neuroprzekaźnikami lub hormonami. Pętle wewnątrzkomórkowe zatrzymują białko G.

Białko G lub białko wiążące nukleotydy guaniny jest dużym kompleksem heterotrimerycznym. Jego trzy podjednostki są oznaczone jako alfa (α), beta (β) i gamma (γ). Gdy receptor jest niezwiązany lub spoczynkowy, podjednostka α wiąże cząsteczkę difosforanu guanozyny lub GDP, a wszystkie trzy podjednostki są przyłączone do receptora.

Kiedy ligand wiąże receptor, podjednostka α uwalnia GDP i wiąże cząsteczkę trifosforanu guanozyny (GTP). Działanie to uwalnia kompleks α-GTP i kompleks β-γ z receptora. α-GTP może przemieszczać się wzdłuż błony, aby aktywować drugie szlaki przekaźnikowe, takie jak cAMP. Istnieją jednak różne typy podjednostek α, a niektóre z nich hamują, wyłączając cAMP.

Kompleks β-γ może wchodzić w interakcje z kanałami jonów potasu, które uwalniają potas (K+) do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, powodując hiperpolaryzację błony komórkowej. Ten typ kanału jonowego bramkowanego ligandem nazywany jest białkiem G sprzężonym wewnętrznie rektyfikującym kanałem potasowym lub GIRK.

Ligandy nie wiążą się trwale z receptorem. Kiedy ligand opuszcza receptor, staje się dostępny dla jednostek białka G do ponownego sprzężenia i ponownego przyłączenia. Zanim to jednak nastąpi, pobliskie enzymy muszą hydrolizować GTP przyłączone do podjednostki α z powrotem do GDP. Gdy to zostanie osiągnięte, kompleks β-γ ponownie łączy się z kompleksem GDP-α, a całe białko G ponownie przyłącza się do swojej domeny receptorowej.

Typowe receptory sprzężone z białkiem G to: receptory muskarynowej acetylocholiny znajdujące się w mięśniach szkieletowych, receptory adrenergiczne beta-1 w sercu i receptory wazopresyny na komórkach mięśni gładkich. W układach sensorycznych, takich jak receptory węchowe i niektóre receptory smaku, ligandy wiążące są cząsteczkami środowiskowymi. Na przykład cząsteczki sacharozy wiążą receptory sprzężone z białkiem G, co skutkuje odczuwaniem słodkiego smaku.

Zmiany w receptorach sprzężonych z białkiem G mogą odgrywać istotną rolę w zaburzeniach nastroju, takich jak depresja. Serotonina jest ligandem receptora 5HT1A, receptora sprzężonego z białkiem G. Sugeruje się, że w depresji interakcje między ligandem a receptorem ulegają zmianie; Albo ligand nie wiąże się wystarczająco długo, albo receptor nie reaguje w pełni. Powoduje to słabą sygnalizację serotoninergiczną, która objawia się depresją.