G蛋白偶联受体与第二信使

体内最常见的受体设计

G蛋白偶联受体（GPCR）是一条蛋白质，七次穿过细胞膜。激素结合在外侧；内侧的末端偶联着一个G蛋白——一个待命于膜上的分子开关。数百种激素和神经递质都使用这一个设计，这就是为什么GPCR是最大的受体家族，也是大量药物的靶点。

1. 激素结合GPCR外侧，使其改变形状。
2. 被激活的受体推动其G蛋白，后者用一个新的GTP换下旧的GDP，于是开启。
3. G蛋白分离出来，开启（或关闭）一种生成第二信使的酶。
4. 第二信使在细胞内扩散并触发反应。片刻之后，G蛋白自身的计时器把它关掉。

接力线1：环磷酸腺苷

经典线路。一个刺激性G蛋白开启腺苷酸环化酶——把ATP转化为环磷酸腺苷（cAMP）的酶。环磷酸腺苷接着激活蛋白激酶A（PKA）——一种给其他蛋白贴上磷酸基团、从而把它们开启或关闭的酶。肾上腺素就是这样告诉肝脏释放葡萄糖的，许多垂体和肾上腺激素也以此方式起作用。

关键在于，GPCR有刺激型和抑制型之分。抑制型G蛋白会降低cAMP，而不是升高它。于是同一池信使可以被一种激素推高、被另一种激素拉低——细胞读取的是平衡，而不只是单一信号。

接力线2：IP3、DAG与钙

另一种G蛋白开启一种酶，把一种膜脂一次性切成两个信使：IP3和二酰甘油（DAG）。IP3飘入细胞，打开内部储库上的钙闸门，于是钙涌入胞质。DAG留在膜上，开启蛋白激酶C。钙本身就是一个强大的信使——它触发肌肉收缩、储存激素的分泌，以及许多酶。

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.)