G-fehérje-kapcsolt jelfogó G protein-coupled receptor, GPCR (egyéb nemzetközi nevei: seven-(pass)-transmembrane domain receptor, 7TM receptors, 7 membrane spanning, heptahelical receptor, serpentine receptor, G protein-linked receptors, GPLR). A hazai irodalomban használatos a 7TM-jelfogó (7 transmembrane [7TM] domain) elnevezés is.

A 7TM-fehérjék a külső és belső felszínen hurkokkal összekapcsolt hét sejthártyán áthaladó α-csavarulattal rögzülnek a sejthártyában; ezen kívül a polipeptid lánc mindkét vége is hurkot formál - az N-vég a sejten kívül, míg a C-vég a sejten belül található. A sejthártyán kívüli rész köti a jelvivőt, a sejtbe nyúló hurkok közül kettő pedig a háromalegységes G-fehérje α-alegységét; ez utóbbi esemény általában akkor következik be, amikor a jelfogó gerjesztődik a jelvivő hatására, de az is előfordul, hogy a G-fehérje a jelfogó tevőtlen állapotában is hozzá kapcsolt.. (Az ábrát Teleki Katalin készítette.)

Ez a legnagyobb jelfogócsalád, emberben 800-nál több génváltozatot ismerünk. Az általuk kötött jelvivők szintén igen változatosak: a fotontól (rodopszin) az ionokon (H⁺, Ca⁺⁺), a kis molekulákon (odor- [szaglás-] molekulák) és a lipideken át a viszonylag nagy polipeptidekig (FSH, LH, trombin, WNT) terjed. A 7TM-jelfogókat öt alcsaládba (rodopszin-, szekretin-, glutamát-, adhéziós és a Frizzled típusú receptorok) sorolják. Az általuk indított jelközvetítések egymásba is kapcsolódnak, behálózzák az egész sejtet.

G-fehérje-kapcsolt jelfogó kináz G-protein-coupled receptor kinase, GRK szerin-treonin-kináz. Hét fajtája ismert; ezeket három alcsaládba sorolják hasonlóság alapján (GRK1 [rodopszin-kináz] és GRK7; GRK2 és GRK3; valamint GRK4–6). Három gomolyuk van: középen a sarkalló (foszforilező), mely a PKA és PKC-hez (fehérjekináz-A, -C) hasonló szerkezetű; a szabályozó gomoly az N-végen és a változó gomoly a C-végen. A GRK-k a G-fehérje-kapcsolt jelfogók sajátos foszforilezése mellett sok más fehérjét is foszforileznek (→epidermal growth factor [EGF], platelet-derived growth factor [PDGF] jelfogó, tubulin, R-SMAD stb.). A GRK-k által kapcsolt foszfátcsoport gátló hatású a G-fehérje-kapcsolt jelfogóra; szerepük elsősorban a jelzésberekesztésben van.

G-fehérje-kapcsolt jelközvetítés A jelfogó sejtkívüli vájolatához (a vázlatos ábrán R jelöli) kapcsolódik a jelvivő, és megváltozik a jelfogó szerkezete, aminek következtében a sejtbeli végen kötőhely válik szabaddá. Ehhez kapcsolódik a háromegységes (Gα, Gβ és Gγ) G-fehérje α-alegysége, rendszerint egyféle, de – a jelfogó természetétől függően – társulhat többféle is. A kötődés következtében módosul a Gα szerkezete, megnyílik a GDP-t kötő zseb, és leválik a GDP. A sejtben a GTP tízszer nagyobb töménységben van jelen, és – a harmadik foszfát miatt – nagyobb hajlammal kötődik, mint a GDP, ezért a levált GDP helyét azonnal egy GTP foglalja el. A GTP társulására megváltozik a teljes háromalegységes G-fehérje szerkezete; a GTP-t kötő Gα tevősödik, egyrészt elválik a Gβ–Gγ-tól, másrészt szerkezetváltozása következtében képes társulni a célenzimmel és tevősíti. A célenzim rendszerint sejthártyabeli enzim (az ábrán E jelöli). A Gα GTPáz tulajdonsága miatt egy idő után vízbelépéssel bontja a GTP-t GDP-re és foszfátra.. A GDP-t kötő Gα ismét tevőtlen állapotba kerül, újra egyesül és Gβ–Gγ-val, és a folyamat kezdődhet elölről.

Sokféle enzim válik működővé a GTP-kötött Gα-fehérjével kapcsolódva. Ilyen enzimek többek között az adenilát-cikláz, amely másodlagos hírvivőt, cAMP-t állít elő ATP-ből; a foszfolipáz-Cβ (PLCβ), amely két másodlagos hírvivőt, diacilglicerolt és inozitol-trifoszfátot is létrehoz; a cGMP-t bontó cGMP-foszfodiészteráz stb. Ismerünk G-fehérjékkel szabályozódó, ún. G-fehérje-vezérelt ioncsatornákat; köztük vannak Cl-, K-, Ca- és Na-csatornák is. Összességében igen sokféle folyamat (citokinek, hormonok képződése, ingerület-átvezetés, izomösszehúzódás, sejtmozgások, szervfejlődés, tanulás, emlékezés stb.) szabályozódik a G-fehérje-kapcsolt jelfogók általi jelközvetítéssel; ezek kapcsolódnak egymással is, mintegy hálózatot képeznek; elengedhetetlenek a szervezet egyensúlyállapotának megtartásában.

A jelfogónak a G-fehérjét serkentő hatása kétféleképpen szűnhet meg:

• Azonnal, ha leválik a jelvivő.

• A GRK (G-protein-coupled receptor kinase) hatására; ez a szabályozás fő formája. A GRK sajátosan csak a serkentett jelfogót foszforilezi, a jelfogón kialkult foszfátmintázatot felismerve hozzáfűződik a β-arrestin (β1/2-arrestin) fehérje, és fizikailag megakadályozza a jelfogó–G-fehérje társulást. Megszűnik a jelátadás, és megkezdődik a jelfogó–jelvivő bekebelezése: a β-arrestin hozzákapcsolja a jelfogót a bekebelezést végző rendszerhez (→AP2 [adaptin], klatrin). A jelfogó a jelvivővel együtt, hólyagocskába zárva, bekerül a sejtbe. A beltestecsben (endosome) elválasztódnak az újrahasznosuló jelfogók a lebontandóktól; az előbbiek ismét a sejthártyába kerülnek, az utóbbiak az emésztőtestecsbe (lysosome), ahol teljesen lebomlanak.

G-fehérjék guanine nucleotide-binding proteins GTP-kötő fehérjék, számos jelközvetítést és megszámlálhatatlan sejtfolyamatot szabályoznak; miután a kötött GTP-t GDP-vé képesek alakítani, GTPázoknak is nevezik őket. Két formájuk ismert: a három (α, β és γ) alegységes és az egy alegységes fehérje; az előbbieket nevezik nagynak, az utóbbiakat kicsinek is.A három alegységes G-fehérjék esetében valójában csak az α alegységek rendelkeznek a GTP-kötés képességével, ezek többfélék lehetnek: a leggyakoribbak a Gα_s (serkentő) és a Gα_i (inhibitor, gátló) G-fehérjék, de van Gα_q- és Gα₁₂-fehérje is.

nagy G-fehérje csak az α-alegysége (Gα) képes a GTP kötésére (a kapcsolódás helye a GTP-kötő zseb). Az α-alegységhez kapcsolódó β- és γ-alegységet (Gβ és Gγ) – mivel nem kötnek GTP-t – nem is sorolják a G-fehérjék családjába. Miután az α- és a γ-alegységhez elektron-kötéssel lipid (zsírsav) molekula is kapcsolódik (lipid-horgony), ezek a sejthártya belső rétegébe illeszkednek, míg a β-alegység a γ-val társulva vesz részt a szerkezet kialakításában. A Gβ WD40 ismétleteket, gomolyt tratlmaz, állványfehérjeként lehetővé tesz fehérjekölcsönhatásokat. A hármas csak akkor marad együtt, ha az α-alegység GDP-kötött, gerjesztetlen állapotban van. A GTP-vel kapcsolt α-alegység viszont elválik a másik kettőtől: így fejti ki a hatását. A GTP-kötött α-alegység leválása után szabaddá vált βγ-alegység is képes lesz más célfehérjékhez kapcsolódva azokat gerjeszteni. Az α-, a β- és a γ-alegységeket sokféle különböző gén kódolja, ezért számos változatuk van: társulásukkal több ezerféle háromalegységes G-fehérje keletkezhet; mind részt vehet más-más jelátvitelben. Az alegységek a sejthártyáhozhoz kapcsolódva egyesülnek háromalegységes G-fehérjévé. (Az ábrán a szürke rész a sejthártyát jelöli. G_sα = serkentő formájú α-alegység. (→G-fehérje-kapcsolt jelfogó, G-fehérjés jelközvetítés)

kis G-fehérje 180–300 aminosavat tartalmaz; egyetlen egység alkotja. A kis G-fehérjék legelőször felfedezett tagja a RAS fehérje, amely lipid-horgonnyal a sejthártya belső felszínén rögzül (a háromalegységes G-fehérjék α-alegységéhez hasonlóan). Ugyanakkor a kis G-fehérjék közé tartoznak a sejtplazmában található oldott fehérjék is. A kis G-fehérjék a sejtműködés szinte minden folyamatában közreműködnek.