結構生物化學/膜蛋白/G蛋白偶聯受體
G蛋白偶聯受體具有七個跨膜跨度 (TM)，一個朝外的氨基末端和一個朝細胞內部的羧基末端。證據和研究表明 TM5 和 TM6 在啟用過程中起著更重要的作用。G蛋白位於細胞內部，它與 GTP 或 GDP 結合；GTP 與 ATP 相同，只是它有一個 G（鳥嘌呤）鹼基核苷酸，而不是一個 A（腺嘌呤）核苷酸。當 G 蛋白與 GTP 結合時，它被啟用，但當 G 蛋白與 GDP 結合時，它被失活；換句話說，當有訊號分子時，G蛋白將與 GTP 結合，但如果沒有訊號分子，G 蛋白將與 GDP 結合。
GPCR 是一個龐大的蛋白質家族，參與視力（視杆細胞具有視紫紅質作為 GPCR，它與光子結合——一種訊號分子），嗅覺（嗅覺受體與不同的氣味結合，並且有針對特定氣味的特定受體），以及味覺（甜、苦和鮮味是 GPCR，而咸和酸是離子耦合）。
除了七個跨膜螺旋外，GPCR 在結構上差異很大。不幸的是，實際形成不同 GPCR 的空間模型非常困難，因為 GPCR 能夠假設幾種構象。因此，在結晶過程中，必須最大限度地減少整個過程中的構象變化，以便獲得合理的晶體視覺化水平。目前只提出了幾種 GPCR 的少數幾個結構。
GPCR 的結構差異是它們對不同 G 蛋白特異性差異的原因。
腎上腺素訊號傳導刺激糖原分解。首先，腎上腺素與 GPCR 結合，導致 GPCR 募集 G 蛋白。這個 G 蛋白脫落其 GDP，而是與 GTP 結合。然後，G 蛋白啟用 cAMP（一種分子）的產生。因此，cAMP 啟用一種稱為 PKA（蛋白激酶 A）的蛋白質。PKA 使酶磷酸化並激活分子，導致糖原分解為葡萄糖。PKA 還可以使酶磷酸化以使其失活並將葡萄糖轉化為糖原。
在這個過程中，第一信使是腎上腺素，而第二信使是 cAMP（第二信使是一種產生的分子）。放大是途徑的標誌，是指一個腎上腺素產生多個 cAMP 來啟用 PKA。
可以透過以下方法之一關閉該途徑：去除腎上腺素，去除 cAMP，去除 GPCR（可以透過內吞作用實現），將 GTP 水解為 GDP 以使 G 蛋白失活，或者透過使 PKA 靶點去磷酸化以透過去除磷酸基團來使磷酸鹽失活。
霍亂毒素抑制了從 GTP 到 GDP 的轉換，不允許關閉該途徑。這會增加 cAMP 的產生，進而增加離子分泌。這很危險，因為水分子會跟隨分泌出來的離子，這會導致脫水並最終導致死亡。
視紫紅質屬於 GPCR 的 A 類受體，正是透過視紫紅質，科學家才發現了 GPCR 中七個跨膜螺旋的共同結構。視紫紅質具有共價結合的配體——視黃醛。視黃醛有幾種不同的形式；這是可以幫助進行 GPCR 結構研究的特性，使其有別於大多數 GPCR。在沒有光的情況下，視黃醛以 11-順式形式存在。這種形式在 G 蛋白轉導蛋白中處於非活性狀態，並且含有這種形式視黃醛的視紫紅質被稱為暗視紫紅質。在光照射下，視黃醛透過異構化轉變為全反式形式。當發生這種情況時，它會透過一系列構象變化被啟用為元視紫紅質 II。
透過對其結構的研究，人們發現了其結構中的離子鎖。離子鎖基本上是視紫紅質殘基之間形成的一系列氫鍵和離子相互作用。這導致暗視紫紅質及其 G 蛋白轉導蛋白完全失活。
其三維結構是在 2000 年提出的，但仍在不斷完善中。
β-腎上腺素受體是與可擴散配體結合的 A 類 GPCR。
β-AR 的結構是使用兩種方法研究的
- GPCR 晶體通常是由其與水溶性外部部分發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積以形成晶體。因此，β-AR 被製成與抗原結合片段 (Fab) 複合。Fab 片段是從能夠識別 TM5 和 TM6 β-AR 的抗原中製備的；Fab 與受體結合，但不影響 β-AR 與其配體結合的能力。然後使用 GPCR-Fab 複合物進行結晶。結果部分成功；內部側形成了相當好，但外部側沒有形成。
- 另一種方法是用 T4 溶菌酶 (T4L) 替換 TM5 和 TM6 之間的第三個胞內環 (ICL3)。選擇 T4L 是因為它過去在結晶方面取得的成功及其長度；它與 ICL3 的長度相似。這不僅會增加水溶性表面積，還會穩定 β-AR。具有 T4L 的 β-AR 對配體和反向配體具有相同的親和力。未改變的 β-AR 與其配體的結合比與反向配體的結合多 2-3 倍。改變的 β-AR 產生了更好的晶體；大部分可以被視覺化，除了最後 71 個朝向細胞內部的殘基。
在這兩種方法中，反向配體卡拉唑醇用於穩定其構象。
"生物學" 作者：尼爾·A·坎貝爾和簡·B·里斯
Weis, William I; Kobilka, Brian K (2008), "G 蛋白偶聯受體啟用的結構見解", 結構生物學當前觀點, doi:10.1016/j.sbi.2008.09.010, PMID 18957321 {{citation}}: 未知引數 |acess date= 被忽略 (|access-date= 建議) (幫助)