G蛋白偶聯受體與第二訊使

體內最常見的受體設計

G蛋白偶聯受體（GPCR）是一條蛋白質，七次穿過細胞膜。激素結合在外側；內側的末端偶聯著一個G蛋白——一個待命於膜上的分子開關。數百種激素和神經傳遞物都使用這一個設計，這就是為什麼GPCR是最大的受體家族，也是大量藥物的標的。

1. 激素結合GPCR外側，使其改變形狀。
2. 被活化的受體推動其G蛋白，後者用一個新的GTP換下舊的GDP，於是開啟。
3. G蛋白分離出來，開啟（或關閉）一種生成第二訊使的酶。
4. 第二訊使在細胞內擴散並觸發反應。片刻之後，G蛋白自身的計時器把它關掉。

接力線1：環磷酸腺苷

經典線路。一個刺激性G蛋白開啟腺苷酸環化酶——把ATP轉化為環磷酸腺苷（cAMP）的酶。環磷酸腺苷接著活化蛋白激酶A（PKA）——一種給其他蛋白貼上磷酸基團、從而把它們開啟或關閉的酶。腎上腺素就是這樣告訴肝臟釋放葡萄糖的，許多腦下垂體和腎上腺激素也以此方式起作用。

關鍵在於，GPCR有刺激型和抑制型之分。抑制型G蛋白會降低cAMP，而不是升高它。於是同一池訊使可以被一種激素推高、被另一種激素拉低——細胞讀取的是平衡，而不只是單一訊號。

接力線2：IP3、DAG與鈣

另一種G蛋白開啟一種酶，把一種膜脂一次性切成兩個訊使：IP3和二醯甘油（DAG）。IP3飄入細胞，打開內部儲庫上的鈣閘門，於是鈣湧入胞質。DAG留在膜上，開啟蛋白激酶C。鈣本身就是一個強大的訊使——它觸發肌肉收縮、儲存激素的分泌，以及許多酶。

GPCR    -> stimulating G protein -> adenylyl cyclase -> cAMP -> PKA
GPCR    -> inhibiting  G protein -> LESS cAMP
GPCR    -> Gq protein   -> phospholipase C -> IP3 + DAG
                                            |        |
                                            v        v
                                  release Ca2+   activate PKC

(One receptor family, three messages, opposite directions possible.)