研究与评论:微生物学与雷竞技苹果下载生物技术杂志
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阿密提生物技术研究所，阿密提大学，诺伊达，北方邦。
收到日期:07/02/2015接受日期:22/03/2015发表日期:26/03/2015
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细胞信号传导信号转导对细胞来说非常重要，这样它就可以以一种良好协调的方式控制基本和高级细胞活动。细胞的活动包括合成代谢而且分解代谢的活动，对微环境和外部环境的反应，对各种配体的反应，对细胞有益或有害的细胞和其他生理活动(视觉、触觉、味觉、疼痛、焦虑、愤怒等)。转导包括细胞外信号分子和配体与细胞表面受体的结合，从而触发细胞内的事件。在研究的各种受体类型中，GPCRs被认为是最重要的。这个庞大的蛋白质家族的成员被一系列结构多样的配体激活，并已被证明以配体特定的方式调节不同信号通路的活性。它们在调节细胞活性和生理功能方面起着关键作用。GPCR功能障碍是导致多种疾病的原因，包括肾源性尿崩症和甲状腺机能亢进市场上有很大一部分药物是针对这些受体的。了解GPCRs的结构和功能对于阐明有效的分子机制是非常重要的信号转导以及进行基于结构的药物设计。由于结构数据仅限于少数几种GPCRs，因此大量的研究人员致力于推断各种GPCRs的结构。本文主要介绍了GPCRs的基本原理，重点介绍了视紫红质(rhodopsin)的结构和功能。视紫红质属于视紫红质GPCR家族，在脊椎动物中负责视觉。
细胞信号，信号转导，GPCR，自分泌，配体
细胞之间相互通信以管理基本细胞活动和协调细胞活动的能力被称为细胞信号。生物过程需要各种细胞以良好协调的方式一起工作。为了实现这一点，细胞通过细胞信号相互交流。细胞信号使细胞能够以适当的方式对特定的环境刺激作出反应。
细胞信号的类型
1.自分泌信号一个细胞通过产生信使分子来发出信号，同时它的表面也表达了能对信使作出反应的受体。信号的开始和结束是同一个单元格。
2.旁分泌信号-信使分子通过细胞外空间只在很短的距离内到达离产生信息的细胞很近的细胞。旁分泌信使分子只能传播很短的距离，因为它们不稳定，可以被酶降解。
3.内分泌信号-信使分子通过血液到达目标细胞。信号的开始基本上是一个腺体，信号的结束是一个遥远的细胞。
4.并列信号(接触依赖信号)雷竞技网页版-两个相邻的单元必须有物理接触才能通信。雷竞技网页版这种直接接触的要求允许在细胞分化过程中进行非常精确的控制雷竞技网页版胚胎发育．
信号转导发生在细胞外信号分子激活细胞表面受体，然后该受体改变细胞内分子产生反应。根据组织、器官或身体的需要，信号也可以被放大。在这个过程中有两个阶段
1.信号分子激活细胞膜上的特定受体蛋白。
2.第二个信使将信号传递到细胞中，产生生理反应。
细胞信号是由一个细胞释放信使分子/配体开始的，它向身体的其他细胞发送信息。其他细胞只有在表达特异性识别并结合特定信使分子[1]的受体时才能对细胞外信息做出反应。信使分子/配体与a结合受体在反应细胞的细胞外表面。这种相互作用导致信号通过膜传递到受体的细胞质结构域[2]。引起特定反应的途径取决于被激活的受体类型。信号转导主要有两种途径
1.受体将信号从其细胞质域传递到附近的酶，酶产生第二个信使。因为它通过产生第二信使而引起细胞反应，负责的酶被称为效应子[3]。第二信使是通常激活(或灭活)特定蛋白质的小物质。根据其化学结构的不同，第二信使可以通过细胞质扩散，也可以保留在膜的脂质双分子层中。
2.另一种类型的受体通过将其细胞质结构域转化为细胞信号蛋白的招募站来传递信号。蛋白质通过特定类型的相互作用域[5]与其他蛋白质或细胞膜组分相互作用。
图1:(a)自分泌(b)旁分泌(c)内分泌
•这些受体存在于每一种生理运动中，包括视觉、味觉和激素调节。它们作为信号传递器，可以感知各种各样的信号，并在细胞内增加信号，引发不同的细胞反应，并被包括在许多人类疾病中。
图2:GPCR的结构。
图3:不同GPCRs激动剂结合位点的二级结构和位置。
图4:信号转导通过一个七跨膜受体和一个异三聚体G蛋白。
•信号传导包括光(光转导)、细胞外钙离子、味觉(味觉)、气味(嗅觉)、信息素(交配信号)，警告(疼痛)，免疫(趋化因子)，内分泌(激素)和神经(神经调节剂和神经递质)[7]。它们是制药行业最丰富的靶标来源，因为针对GPCRs的配体代表了最大的药理制剂家族，占目前临床可用药物制剂的近30%。
•我们对GPCR结构的理解主要基于人类β2非活性状态的高分辨率结构肾上腺素能受体(β2AR)，禽β1AR，人A2A腺苷受体和视紫红质[9]。视紫红质比大多数其他GPCRs更适合于结构研究，因为它可以从牛视网膜中获得大量高度富集的蛋白质。视紫红质是一种非常稳定的GPCR，在使许多其他GPCR变性的条件下保持功能。
图5- 11-顺式视网膜发色团的光异构化。
图6a和6b:用x射线晶体学方法测定视紫红质的结构。
图7a和7b:从P41和p31晶体形式确定的视紫红质结构的比较。连接TM5和TM6的环(红色所示)是最分散的序列。
•在过去的三十年中，从药理学到体内[11]的功能表征，人们在理解不同的GPCRs方面取得了巨大的进展。低温电子显微镜，X射线晶体学等先进技术为GPCR结构、激活和功能的分子机制[12]提供了新的思路。
GPCR的基本结构
G蛋白偶联受体(GPCRs)是人类基因组中最大的膜蛋白或细胞表面受体家族(约2%)。所有的GPCRs都位于质膜[13]内。利用共免疫沉淀和共振能量转移技术的研究已经成功地证明了GPCR结构存在于质膜[14]上。
GPCRs是细胞表面受体，能够偶联到特定的鸟嘌呤结合蛋白(G蛋白)，从而将细胞外信号转导到细胞内效应。作为一个蛋白质家族，GPCRs具有7个疏水跨膜(TM) α-螺旋片段的共同结构特征，包括一个胞外氨基端和一个胞内羧基端[15]。这些螺旋由三个细胞外环E1、E2、E3和三个细胞质环C1、C2、C3连接。GPCRs在TM片段[16]中同源性最强。GPCRs家族中的可变结构是羧基端、跨越TM5和TM6的细胞内环和氨基端。在氨基末端观察到最大的多样性。这个序列对于单胺和肽受体来说相对较短(10-50个氨基酸)，对于糖蛋白激素受体和谷氨酸家族受体[17]来说则大得多(350-600个氨基酸)。在粘附家族受体中观察到最大的氨基末端结构域。细胞外环E2和n端段特别适合配体结合。从一类GPCR到另一类[18]，这些结构的大小不同。 The intracellular loops plus the cytoplasmic ends of the trans membrane helices participate in protein binding and activation. The cytoplasmic tail and third intracellular loop (C3), in particular, provide multiple sites for protein docking and interactions [19,20].
在心血管生物学中具有良好作用的GPCRs的例子包括β1-和β2-肾上腺素能受体(ARs)， α1-和α2- ARs, M2-和m3 -毒蕈碱乙酰胆碱受体、血管紧张素II (Ang II)受体、内皮素受体、腺苷受体、凝血酶受体和抗利尿激素受体[21-25]。
最近对人类基因组的详细分析揭示了超过800种独特的GPCRs (Yona, 2010)。基于7个TM片段的序列相似性，这些受体在脊椎动物中可以归为5个家族-
1.视紫红质家族(A家族，701名成员)
2.分泌素家族(B家族，15人)
3.谷氨酸家族(C家族，15人)
4.粘连家族(24个成员)
5.卷曲/口味家族(24名成员)。
这800个GPCRs中的很大一部分的生理功能是未知的;这些受体被称为孤儿GPCRs[26]。
视紫红质家族是最大和最多样化的，成员的特征是保守的序列基序，这意味着共享的结构特征和激活机制。多种配体的受体，包括大多数酰胺和肽激素和神经调节剂都属于这个家族[27-29]。A类受体结合许多糖蛋白激素，如LH, TSH和MSH使用一个大的细胞外结构域。对于较小的配体，糖蛋白结合受体不同于GPCRs。后者受体依赖于细胞外环或利用由H3到H6螺旋[30]形成的结合袋。
B类GPCRs的配体，如胰高血糖素、分泌素和VIP/PACAP(血管活性肠肽/垂体腺苷酸环化酶激活多肽)相当大。该家族的受体利用细胞外结构域和附近的细胞外环进行配体结合[31-33]。
在Secretin家族和Frizzled家族中没有孤儿，但三分之二的谷氨酸仍然是孤儿。只有7种谷氨酸被确定为药物靶点。广泛的细胞外结构域和大的细胞内结构域是该组的特征[34,35]。
粘附家族有一个延伸的N端，被认为参与细胞-细胞接触。雷竞技网页版到目前为止，还没有针对它们的药物，它们中的大多数仍然是孤儿受体[36]。但是基因敲除研究秀丽隐杆线虫在啮齿类动物中显示，它们在胚胎的早期发育中至关重要，而且似乎也有许多生理作用。
综合与成熟
无论是在合成过程中还是在合成之后，GPCRs在到达质膜之前都经历了一个持续的成熟过程。它们驻留在内质网时实现适当的折叠，经过修饰时从顺式高尔基体穿越到反式高尔基体，最后靶向到质膜，并正确地插入膜中[38-40]。
细胞内严格的质量控制系统保证了可鄙的或不足的蛋白质被集中降解，通常是通过蛋白酶体途径[41]。许多GPCRs折叠成适当的/功能构象需要内源性辅助伴侣蛋白的存在。例如，人DnaJ蛋白HSJ1b是细胞质共伴侣蛋白热休克蛋白(HSP)家族的一员，调节视紫红质从内质网(ER)到细胞表面的运输。或者，单膜伴侣蛋白可以促进GPCR从ER中退出[42-45]。
GPCRs的寡聚化在新生GPCRs的生物合成和运输到细胞表面中起作用。包括β2-AR和抗利尿激素受体在内的多个GPCRs在生物合成途径的早期经历本构同二聚体，发生在ER中。早期使用视紫红质的研究，毒蕈碱的和β-肾上腺素能受体作为模型GPCRs表明，GPCRs主要以单体形式存在，尽管用于蛋白质纯化的洗涤剂提取系统的改进也表明，不同比例的GPCRs以低聚体形式存在。为了使GPCR转导细胞外信号，它必须正确地传递到细胞表面，并被保留在细胞表面，以允许受体/配体相互作用。多种蛋白不直接参与信号转导级联已确定稳定受体表面表达。这些包括亲旋蛋白、Homer、肌动蛋白结合蛋白280/丝蛋白A、蛋白4.1N、肌鞘蛋白和突触后密度-95 (PSD-95)[46-48]。
配体
配体对受体的结构和生物物理性质的影响，从而对生物反应的影响，被称为配体功效[49]。天然配体和合成配体可以分为不同的功效等级:(a)完全激动剂能够最大限度地刺激受体(b)部分激动剂即使在饱和浓度下也不能引起充分的活性(c)中性拮抗剂对信号活性没有影响，但可以阻止其他配体与受体结合(d)逆激动剂将基础活性或组成活性水平降低到低于非配体受体[50]的水平。
配体既可作激动剂，也可作拮抗剂。激动剂在受体中诱导的反应与天然配体引起的反应相同。拮抗剂与受体结合，但受体不传递信号以响应结合事件[51]。通过结合受体，拮抗剂阻断天然配体与受体的通路，从而阻止信号的传递。以拮抗方式结合的药物称为阻滞剂[52]。突出的例子是-受体阻滞剂，它对抗-肾上腺素能受体，和抗组胺药，抑制组胺H1受体。
配体的范围从亚原子粒子(光子)到离子(H+和ca++)，气味，脂肪酸，神经递质氨基酸、多肽、蛋白质甚至蛋白水解酶。许多GPCRs的配体结合域的位置已经确定。许多小的有机激动剂结合在TM片段内，肽激素和蛋白质通常结合在加入TM结构域的氨基端和细胞外序列上。
异三聚体G蛋白及其亚基
GPCRs通过激活异三聚体G蛋白将信息传递到细胞中。在缺乏GPCR配体结合的情况下，异三聚体G蛋白仍然与GPCR紧密结合。配体结合导致G蛋白解离，并通过针对蛋白激酶/磷酸酶和离子通道的第二信使信号传递。异三聚体G蛋白由三个不同的亚基组装而成。这些亚基被命名为Gα、Gβ和Gγ。有20个不同的Gα亚基，6个已知的Gβ亚基和12个不同的Gγ亚基。
Gα亚基作为gtpase。Gα亚基的信号活性在gdp结合时关闭，在gtp结合时打开。GPCR提供激活信号，也作为GEF(鸟嘌呤核苷酸交换因子)，催化结合的GDP从Gα中解离。一个称为G蛋白信号调节器(RGS蛋白)的蛋白质家族作为Gα亚基的gap (GTPase激活蛋白)起作用。它们通过Gα亚基催化GTP的水解，从而迅速关闭Gα信号[54]。
一旦被激活，Gα和Gβγ亚基沿质膜的细胞质表面自由地横向扩散，并结合附近的信号靶标或效应物。激活和信号转导的循环由Gα和Gβγ亚基的水解和重组完成。Gβγ与Gα结合后，引起了大量构象变化，增加了Gα对GDP的亲和力。当与Gα结合时，Gβγ亚基不能结合其效应子和信号，因为其效应子在Gβγ上的结合位点与Gα的结合位点重叠。
Gα亚基族
有四种Gα亚基。对于大多数GPCR，一种类型的GPCR偶联并仅激活四种α亚基中的一种。然而，在某些情况下，偶联更丰富，GPCR可以从一种亚基切换到另一种[55]。
GPCR的几个部分有助于G蛋白特异性结合。H3、H5和H6螺旋末端的区域，C2，特别是C3环，以及位于螺旋H7之后c端区域的短螺旋(H8)都参与了偶联和激活异三聚体G蛋白家族的各种成员。
1.Gs亚基-结合并刺激腺苷酸环化酶
2.Gi亚基-抑制腺苷酸环化酶
3.Gq亚基-刺激磷脂酶C
4.G12亚基效应器尚未鉴定
每个Gα家族包含几个变体。一些变体和变体组在某些组织中被发现，而另一些变体分布更广泛。例如，G0亚基是大脑特有的。
Gβγ亚基靶向许多与Gα亚基相同的第二信使发生器。像Gα亚基一样，一些Gβγ亚基刺激腺苷酰环化酶，而另一些则抑制它们。还有其他Gβγ亚基刺激磷脂酶c。因此，Gα和Gβγ亚基共同决定G蛋白对第二信使产生器[56]的整体作用。
视紫红质结构:G蛋白偶联受体
视紫红质，也被称为视紫或视色素，是视网膜感光细胞中的一种生物色素，负责感知光的最初事件。视紫红质属于g蛋白偶联受体家族，对光线极其敏感，在弱光条件下也能看到。
视紫红质是最大的GPCR家族中的一员，即视紫红质家族。这些细胞被光线激活，打开通向视觉的信号通路。视紫红质是一种完整的膜蛋白，约50%的质量在磷脂双分子层[57]中。
视紫红质由视蛋白(牛视蛋白由348个氨基酸组成([9])，40 kD)组成，通过质子化带正电荷的希夫碱连接到11-顺式视网膜通过Lys- 296共价连接。Glu-113作为发色团对Lys-296的席夫碱吸引的反离子。在所有色素中，赖氨酸残基在H7中是保守的，而作为希夫碱反离子的谷氨酸残基在H3中是保守的。
11-顺式视网膜发色团是维生素A1的衍生物，共有20个碳原子。发色团的结合位点位于受体的膜嵌入区域内。所有7个跨膜片段和部分细胞外结构域有助于与结合的发色团相互作用。发色团位于受体跨膜结构域的胞外侧，而不是细胞质侧。总的来说，至少有16个氨基酸残基位于发色团4.5 Å范围内:Glu-113, Ala- 117, Thr-118, Gly-121, Glu-122, Glu-181, Ser-186, tir -191, Met-207, His-211, phi -212, phi -261, Trp-265, tir -268, Ala-269和Ala-292。
二维晶体
第一个视紫红质的结构来自于Gebhard Schertler小组的牛视紫红质的冷冻电子显微和X射线晶体学。虽然这些结构的分辨率有限(范围从5到9Å)，但它们提供了在脂质环境中TM片段定向的第一张图片。
从细胞内侧观察，视紫红质中的七个α螺旋按顺时针顺序排列。螺旋1、2、3和6是倾斜的。也就是说，它们的轴相对于垂直于表面的轴倾斜约25°。螺旋4和7几乎垂直于膜双分子层。螺旋6是弯曲的;其中一部分几乎垂直于膜平面，另一部分倾斜约25°(螺旋5也弯曲，但程度较小)[58]。棕榈酰酰基链，共价结合到Cys 322和Cys 323上，被认为是将羧基末端尾部的一部分锚定在膜上，形成一个假定的由11个氨基酸组成的第四个环，位于杆状外段盘膜的细胞质表面。在Asn 2和Asn 15的氨基末端尾部发现了一个附加的翻译后共价修饰，其中添加了n -链寡糖。
三维晶体
几组研究人员已经获得了视紫红质的三维晶体结构。牛视紫红质的三维晶体已经用至少两种不同的方法培育出来。
第一个发表的视紫红质晶体是从视紫红质棒外段使用烷基(硫)葡萄糖苷洗涤剂和二价阳离子的组合选择性溶解得到的。该程序不使用额外的净化步骤。与柱层析纯化的蛋白质相比，混合物可能含有更多的杆状段脂类，并且推测这些脂类的存在可能会影响晶体的形成[60]。从这种制备的视紫红质中生长的晶体最初在2.8 Å处衍射，随后的改进已导致在2.2 Å处衍射。所有这些晶体都有一个P41空间基团，并且在受体的亲水结构域之间形成晶体接触。雷竞技网页版
用洗涤剂十二烷基二甲胺氧化物(LDAO)从棒外段溶解的牛视紫红质中获得三维晶体，并进行凝集素层析，然后将洗涤剂交换成正辛基四氧乙烯(C8E4)，然后进行阴离子交换层析。这种更广泛的纯化过程，预计将去除所有紧密结合的脂质，导致晶体衍射为2.6 Å。这些晶体具有P31空间基团，晶体接触主要在跨膜结构域内形成，细胞内和细胞外环结构指向充满溶剂的空腔[雷竞技网页版61]。因此，与P41晶体相比，P31晶体形式的环结构可能具有更天然的结构。
P41和P31视紫红质结构比较
从P41和P31晶体中获得的结构总体上非常相似，特别是在跨膜和细胞外结构域。然而，连接TM5和TM6的细胞质环存在显著差异，已知该细胞质环参与G蛋白偶联。P31晶体的结构与二维晶体的电子衍射和电子顺磁共振谱研究得到的结构一致。如上所述，该环可能在P31晶体中具有更天然的结构，因为没有细胞质结构域参与晶格接触[62]。雷竞技网页版
视紫红质的功能
视紫红质分子以开关般的方式激活G蛋白。其中两个螺旋，H3和H6，比其他螺旋伸入细胞质更远。11-顺式视网膜对光子的吸收导致其异构化为全反式视网膜，导致蛋白质H3和H6部分的构象变化，包括细胞质表面(martin, 9)。在全反式视网膜被水解并与视蛋白分离之前，光解的发色团仅短暂地激活视蛋白[63]。
当被配体结合激活时，GPCR对其G蛋白(转导蛋白，Gt)起鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)的作用。在其活跃的移位构象中，视紫红质GPCR能够催化GTP从G蛋白的α亚基释放，从而结合GTP。GDP-GTP交换触发Gαβγ解离成Gα和Gβγ亚基，亚基向它们的效应子迁移。通过GPCR中配体的解离重置开关。单光子的吸收导致数百个g蛋白分子的激活，且具有非凡的再现性，而11-顺式视网膜结合的视紫红质活性极低[64]。
Gt的α亚基，Gtα，通过结合其抑制剂亚基，激活效应酶，cGMP磷酸二酯酶(PDE)，从而启动cGMP水解。由于通过cGMP门控通道的Na+离子通量减少，cGMP浓度的降低导致ROS质膜的超极化，同时杆状细胞突触端神经递质的释放发生变化，从而产生神经元对光的反应[65]。
图8:基于最近的x射线晶体结构描述GPCR视紫红质激活的模型。在左侧，视紫红质以非活性(暗适应)构象与未结合的异三聚体G蛋白(称为转导蛋白)一起显示。当视网膜辅因子(左侧视紫红质分子的红色部分)吸收光子时，它经历了异构化反应(从顺式到反式)，这导致蛋白质跨膜螺旋的第三和第六个残基之间的离子连接被破坏。这一事件反过来导致蛋白质构象的改变，包括第6个跨膜螺旋的向外运动(红色曲线箭头)，这暴露了G蛋白Gα亚基的结合位点。右边的视紫红质分子显示为提议的活性构象，部分Gα亚基(红色部分)与受体的细胞质表面结合。
图9:杆状细胞的视觉信号转导。光(hv)将视紫红质(R)转化为活化形式(R*)，通过催化结合的GDP交换为GTP，结合并激活Gt(GDP)。Gt(GTP)*解离，Gtα(GTP)与PDE* αβ水解cGMP结合。cGMP浓度降低导致质膜中cGMP门控的Na+通道关闭，细胞超极化。无活性形式的cgmp -磷酸二酯酶(PDEi)。该配合物解离生成活性亚基配合物PDE* αβ和Gtα (GTP)*。PDEγ，其中PDEγ是PDE的抑制亚基，启动
很多脊椎动物生理学都是基于GPCR信号转导。GPCRs通过细胞膜传递大部分(80%)信号转导。作为激素、神经递质、离子、光子和其他刺激的受体，GPCRs是细胞内外环境之间通信的基本模式之一。由于GPCRs介导了我们对激素、神经递质和环境刺激物的大部分生理反应，因此它们是广泛疾病的主要治疗靶点。
尽管所有GPCRs的特征都是存在7个跨膜α-螺旋片段，由细胞内环区和细胞外环区交替分隔，但单个GPCRs具有独特的信号转导活性组合，涉及不同类型的配体和多个g蛋白亚型以及复杂的调节过程[66]。
配体对单个GPCRs的广泛效力表明，结合口袋和g蛋白相互作用位点之间的有效能量转移依赖于受体和激素之间的多种相互作用，并且需要的不仅仅是简单地占据结合位点。许多GPCRs可刺激多个信号系统，特定配体对不同通路具有不同的相对功效[67]。
以人β2AR为例，肾上腺素和去甲肾上腺素与靶组织细胞的结合导致异三聚体G蛋白(Gαs)刺激亚基的激活，腺苷酸环化酶的刺激，环AMP (cAMP)的积累，cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA)的激活和参与肌肉细胞收缩的蛋白质的磷酸化。例如，β2AR表现出显著的本构活性，可被反向激动剂阻断。β2AR与Gαs和抑制亚基(Gαi)偶联心脏细胞，也可以通过MAP激酶通路以g蛋白独立的方式通过抑制蛋白发出信号。同样，GPCR脱敏过程涉及多个途径，包括受体磷酸化事件、抑制素介导的内化到核内体、受体再循环和溶酶体降解。这些活性进一步复杂化的因素，如GPCR寡聚，定位到特定的膜室，并导致脂双分子层组成的差异。许多不同的GPCRs都观察到了这种多方面的功能行为[68]。
在过去的二十年里，GPCR生物学领域取得了显著的进展。值得注意的里程碑包括第一个GPCR基因的克隆，以及揭示GPCR家族大小和孤儿GPCRs数量的人类基因组测序。此外，越来越多的人认识到GPCR的调控和信号传递比最初描述的要复杂得多，并且包括通过G蛋白独立通路的信号传递。
配体诱导的选择性信号(LiSS)
LiSS概念由Terry Kenakin提出，并迅速成为gpcr的通用主题。它在特定药物开发和最小化副作用方面具有重要意义。正如我们现在所清楚的，不同的配体选择性地招募不同的细胞内信号蛋白，在细胞中产生不同的表型效应。GPCRs的运作方式通常被认为是受体在两种状态下发生:非活性状态和活性状态。在活性状态下，受体诱导并激活一系列事件，最终形成细胞的生理功能[69]。
最近发现，受体可以呈现多种构象。这些构象中的每一种都可能以高度选择性的方式与配体相互作用。反过来，这种特定的受体构象与特定的细胞内信号复合物相互作用。目前，配体的性质和动态变化的细胞内环境改变信号的水平和途径已成为流行。现在，新型配体的筛选不仅涉及受体结合，还将筛选适当的细胞内信号，该信号反映了细胞对疾病状态或病理生理的期望表型反应[70]。
GPCR信号不依赖于G蛋白
另一个研究领域是通过G蛋白以外的蛋白质传递GPCR信号。越来越明显的是，GPCRs可以独立于G蛋白发出信号的方式有很多。Lefkowitz和他的同事给出了第一个令人信服的证据，证明了gpcr独立信号的存在。血管紧张素II与AT1受体结合并激活β-抑制素和G蛋白[71,72]。当阻滞剂如氯沙坦和缬沙坦(拮抗剂)阻断AT1受体时，没有细胞内信号传播。然而，另一种类型的拮抗剂(SII)不激活G蛋白通路，而是专门招募β -抑制素并激活ERK。
GPCRs是一个庞大的细胞表面受体家族，对各种外部信号作出反应。信号分子与GPCR结合导致G蛋白激活，进而触发任意数量的第二信使的产生。通过这一系列的事件，GPCRs帮助调节一系列难以置信的身体功能，从感觉到生长到激素反应。
