结构生物化学/膜蛋白/G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体具有七个跨膜跨度 (TM)，一个朝外的氨基末端和一个朝细胞内部的羧基末端。证据和研究表明 TM5 和 TM6 在激活过程中起着更重要的作用。G蛋白位于细胞内部，它与 GTP 或 GDP 结合；GTP 与 ATP 相同，只是它有一个 G（鸟嘌呤）碱基核苷酸，而不是一个 A（腺嘌呤）核苷酸。当 G 蛋白与 GTP 结合时，它被激活，但当 G 蛋白与 GDP 结合时，它被失活；换句话说，当有信号分子时，G蛋白将与 GTP 结合，但如果没有信号分子，G 蛋白将与 GDP 结合。
GPCR 是一个庞大的蛋白质家族，参与视力（视杆细胞具有视紫红质作为 GPCR，它与光子结合——一种信号分子），嗅觉（嗅觉受体与不同的气味结合，并且有针对特定气味的特定受体），以及味觉（甜、苦和鲜味是 GPCR，而咸和酸是离子耦合）。
除了七个跨膜螺旋外，GPCR 在结构上差异很大。不幸的是，实际形成不同 GPCR 的空间模型非常困难，因为 GPCR 能够假设几种构象。因此，在结晶过程中，必须最大限度地减少整个过程中的构象变化，以便获得合理的晶体可视化水平。目前只提出了几种 GPCR 的少数几个结构。
GPCR 的结构差异是它们对不同 G 蛋白特异性差异的原因。
肾上腺素信号传导刺激糖原分解。首先，肾上腺素与 GPCR 结合，导致 GPCR 募集 G 蛋白。这个 G 蛋白脱落其 GDP，而是与 GTP 结合。然后，G 蛋白激活 cAMP（一种分子）的产生。因此，cAMP 激活一种称为 PKA（蛋白激酶 A）的蛋白质。PKA 使酶磷酸化并激活分子，导致糖原分解为葡萄糖。PKA 还可以使酶磷酸化以使其失活并将葡萄糖转化为糖原。
在这个过程中，第一信使是肾上腺素，而第二信使是 cAMP（第二信使是一种产生的分子）。放大是途径的标志，是指一个肾上腺素产生多个 cAMP 来激活 PKA。
可以通过以下方法之一关闭该途径：去除肾上腺素，去除 cAMP，去除 GPCR（可以通过内吞作用实现），将 GTP 水解为 GDP 以使 G 蛋白失活，或者通过使 PKA 靶点去磷酸化以通过去除磷酸基团来使磷酸盐失活。
霍乱毒素抑制了从 GTP 到 GDP 的转换，不允许关闭该途径。这会增加 cAMP 的产生，进而增加离子分泌。这很危险，因为水分子会跟随分泌出来的离子，这会导致脱水并最终导致死亡。
视紫红质属于 GPCR 的 A 类受体，正是通过视紫红质，科学家才发现了 GPCR 中七个跨膜螺旋的共同结构。视紫红质具有共价结合的配体——视黄醛。视黄醛有几种不同的形式；这是可以帮助进行 GPCR 结构研究的特性，使其有别于大多数 GPCR。在没有光的情况下，视黄醛以 11-顺式形式存在。这种形式在 G 蛋白转导蛋白中处于非活性状态，并且含有这种形式视黄醛的视紫红质被称为暗视紫红质。在光照射下，视黄醛通过异构化转变为全反式形式。当发生这种情况时，它会通过一系列构象变化被激活为元视紫红质 II。
通过对其结构的研究，人们发现了其结构中的离子锁。离子锁基本上是视紫红质残基之间形成的一系列氢键和离子相互作用。这导致暗视紫红质及其 G 蛋白转导蛋白完全失活。
其三维结构是在 2000 年提出的，但仍在不断完善中。
β-肾上腺素受体是与可扩散配体结合的 A 类 GPCR。
β-AR 的结构是使用两种方法研究的
- GPCR 晶体通常是由其与水溶性外部部分发生的相互作用形成的。因此，主要策略是提供更大的水溶性表面积以形成晶体。因此，β-AR 被制成与抗原结合片段 (Fab) 复合。Fab 片段是从能够识别 TM5 和 TM6 β-AR 的抗原中制备的；Fab 与受体结合，但不影响 β-AR 与其配体结合的能力。然后使用 GPCR-Fab 复合物进行结晶。结果部分成功；内部侧形成了相当好，但外部侧没有形成。
- 另一种方法是用 T4 溶菌酶 (T4L) 替换 TM5 和 TM6 之间的第三个胞内环 (ICL3)。选择 T4L 是因为它过去在结晶方面取得的成功及其长度；它与 ICL3 的长度相似。这不仅会增加水溶性表面积，还会稳定 β-AR。具有 T4L 的 β-AR 对配体和反向配体具有相同的亲和力。未改变的 β-AR 与其配体的结合比与反向配体的结合多 2-3 倍。改变的 β-AR 产生了更好的晶体；大部分可以被可视化，除了最后 71 个朝向细胞内部的残基。
在这两种方法中，反向配体卡拉唑醇用于稳定其构象。
"生物学" 作者：尼尔·A·坎贝尔和简·B·里斯
Weis, William I; Kobilka, Brian K (2008), "G 蛋白偶联受体激活的结构见解", 结构生物学当前观点, doi:10.1016/j.sbi.2008.09.010, PMID 18957321 {{citation}}: 未知参数 |acess date= 被忽略 (|access-date= 建议) (帮助)