Jika reseptor dalam keadaan aktif menemui protein G, ia mungkin mengaktifkannya. Sesetengah bukti menunjukkan bahawa reseptor dan protein G sebenarnya telah digandingkan siap-siap.[37] Sebagai contoh, pengikatan protein G kepada reseptor menjejaskan pertalian reseptor terhadap ligan. Protein G yang diaktifkan terikat kepada GTP.

Transduksi isyarat selanjutnya bergantung pada jenis protein G. Enzim adenilat siklase ialah contoh protein selular yang boleh dikawal oleh protein G, secara khususnya dalam kes ini, protein Gs. Aktiviti adenilat siklase diaktifkan apabila ia mengikat kepada subunit protein G yang diaktifkan. Pengaktifan adenilat siklase tamat apabila protein G kembali kepada keadaan ikatan GDP.

Adenilat siklase (dengan 9 jenis terikat membran dan satu bentuk sitosol diketahui pada manusia) juga boleh diaktifkan atau dihalang dengan cara lain (cth, pengikatan Ca2+/kalmodulin) yang boleh mengubah suai aktiviti enzim ini dengan cara penambahan atau sinergistik bersama dengan protein G.

Laluan isyarat yang diaktifkan melalui GPCR dihadkan oleh struktur primer dan struktur tertier GPCR itu sendiri tetapi, akhirnya ditentukan oleh konformasi tertentu yang distabilkan oleh ligan tertentu, serta ketersediaan molekul pemindah. Pada masa ini, GPCR dianggap menggunakan dua jenis pemindah utama: protein G dan β-arestin. Oleh kerana β-arr mempunyai pertalian tinggi hanya kepada bentuk terfosforilasi bagi kebanyakan GPCR (lihat di atas atau di bawah), majoriti isyarat akhirnya bergantung kepada pengaktifan protein G. Walau bagaimanapun, kemungkinan interaksi ada membenarkan isyarat bebas protein G berlaku.

Pengisyaratan bergantungan protein G

Terdapat tiga laluan isyarat pengantara protein G utama yang dibantu oleh empat subkelas protein G yang berbeza mengikut homologi jujukan (Gαs, Gαi/o, Gαq/11 dan Gα12/13). Setiap subkelas protein G terdiri daripada berbilang protein, setiap satu produk daripada pelbagai gen atau variasi sambatan yang mungkin memberikan perbezaan antara yang halus hingga berbeza berkenaan sifat isyarat, tetapi secara amnya ia kelihatan secara munasabah dikumpulkan ke dalam empat kelas. Oleh kerana sifat transduksi isyarat pelbagai gabungan βγ tidak kelihatan berbeza secara radikal antara satu sama lain, kelas ini ditakrifkan mengikut isoform subunit α mereka.[6]:1163

Walaupun kebanyakan GPCR mampu mengaktifkan lebih daripada satu subjenis Gα, mereka juga menunjukkan keutamaan terhadap satu subjenis berbanding yang lain. Apabila subjenis diaktifkan bergantung pada ligan yang terikat pada GPCR, ini dipanggil selektiviti berfungsi (juga dikenali sebagai perdagangan terarah agonis atau agonisme khusus konformasi). Walau bagaimanapun, pengikatan mana-mana agonis tertentu juga boleh memulakan pengaktifan berbilang protein G yang berbeza kerana ia mungkin mampu menstabilkan lebih daripada satu konformasi domain GEF bagi GPCR, walaupun sepanjang satu interaksi. Di samping itu, konformasi yang lebih baik mengaktifkan satu isoform Gα boleh mengaktifkan yang lain jika pilihan kurang tersedia. Tambahan pula, laluan maklum balas boleh mengakibatkan pengubahsuaian reseptor (cth., pemfosforilan) yang mengubah keutamaan protein G. Terlepas dari pelbagai nuansa ini, pasangan gandingan pilihan GPCR biasanya ditakrifkan mengikut protein G yang paling jelas diaktifkan oleh ligan endogen di bawah kebanyakan keadaan fisiologi atau eksperimen.

Pengisyaratan Gα

1. Efektor kedua-dua laluan Gαs dan Gαi/o ialah enzim adenilat siklase penjana adenosina monofosfat siklik (cAMP) atau AC. Walaupun terdapat 10 produk gen AC yang berbeza dalam mamalia, masing-masing dengan perbezaan halus dalam pengedaran atau fungsi tisu, semuanya memangkinkan penukaran adenosine triphosphate (ATP) kepada cAMP di sitosol, dan semuanya dirangsang secara langsung oleh protein G kelas Gαs. Sebaliknya, interaksi dengan subunit Gα daripada jenis Gαi/o menghalang AC daripada menjana cAMP. Oleh itu, GPCR yang digandingkan dengan Gαs menentang tindakan GPCR yang digabungkan dengan Gαi/o, dan begitu juga sebaliknya. Tahap cAMP sitosol kemudiannya boleh menentukan aktiviti pelbagai saluran ion serta ahli kinase protein khusus ser/thr (PKA). Oleh itu, cAMP dianggap sebagai pengutus kedua dan PKA sebagai efektor sekunder.
2. Efektor laluan Gαq/11 ialah fosfolipase C-β (PLCβ), yang memangkinkan pembelahan fosfatidillinositol 4,5-bisfosfat (PIP2) terikat membran menjadi pengutus kedua inositol (1,4,5) trisfosfat (IP3) dan diasilgliserol (DAG). IP3 bertindak pada reseptor IP3 yang terdapat dalam membran retikulum endoplasma (ER) untuk mendapatkan pelepasan Ca2+ daripada ER, manakala DAG meresap di sepanjang membran plasma di mana ia boleh mengaktifkan sebarang bentuk membran setempat dari ser/thr kinase kedua yang dipanggil protein kinase C (PKC). Oleh kerana banyak isoform PKC juga diaktifkan oleh peningkatan dalam Ca2+ intrasel, kedua-dua laluan ini juga boleh menumpu antara satu sama lain untuk memberi isyarat melalui efektor sekunder yang sama. Ca2+ intrasel yang tinggi juga mengikat dan mengaktifkan secara alosterik protein yang dipanggil kalmodulin, yang kemudiannya mengaktifkan GTPase kecil, Rho. Setelah terikat kepada GTP, Rho kemudiannya boleh terus mengaktifkan pelbagai protein yang bertanggungjawab dalam kawal atur sitoskeleton seperti Rho-kinase (ROCK). Kebanyakan GPCR yang digandingkan dengan Gα12/13 juga digandingkan dengan subkelas lain, selalunya Gαq/11.

Isyarat Gβγ

Perihalan di atas mengabaikan kesan isyarat Gβγ yang juga boleh menjadi penting, khususnya dalam kes GPCR bergandingan Gαi/o yang diaktifkan. Pengesan utama Gβγ ialah pelbagai saluran ion seperti saluran K+ pembetulan dalaman kawal atur protein G, saluran Ca2+ berpagaran voltan jenis N dan P/Q, serta beberapa isoform AC dan PLC, bersama-sama beberapa isoform fosfoinositida-3-kinase (PI3K).

Pengisyaratan bebas protein G

Walaupun mereka secara klasiknya dianggap berfungsi hanya secara bersama, GPCR mungkin memberi isyarat dalam mekanisme bebas protein G, dan protein G heterotrimerik mungkin memainkan peranan kefungsian yang bebas daripada GPCR. GPCR boleh memberi isyarat secara bebas melalui banyak protein yang telah disebutkan bagi peranannya dalam isyarat yang bergantung kepada protein G seperti β-arr, GRK dan Src. Isyarat sedemikian telah terbukti relevan dari segi fisiologi. Contohnya, isyarat β-arestin yang dibantu reseptor kemokin CXCR3 adalah perlu dalam kemotaksis sel T diaktifkan dengan keberkesanan penuh.[49] Di samping itu, protein perancah selanjutnya yang terlibat dalam penyetempatan subsel GPCR (cth., protein yang mengandungi domain PDZ) juga boleh bertindak sebagai pemberi isyarat. Selalunya, efektor ialah ahli keluarga MAPK.

Contoh

Pada akhir 1990-an, bukti mula terkumpul untuk mencadangkan bahawa sesetengah GPCR dapat memberi isyarat tanpa protein G. Kinase protein diaktifkan mitogen ERK2, pengantara transduksi isyarat utama hiliran pengaktifan reseptor dalam banyak laluan, telah ditunjukkan diaktifkan sebagai tindak balas kepada pengaktifan reseptor pengantara cAMP dalam acuan lendir D. discoideum meskipun tanpa α- dan β-subunit protein G.[50]

Dalam sel-sel mamalia, β2-adrenoseptor yang banyak dikaji telah ditunjukkan untuk mengaktifkan laluan ERK2 selepas penyahgandingan isyarat protein G oleh arestin. Oleh itu, nampaknya beberapa mekanisme yang sebelum ini dipercayai berkaitan semata-mata dengan penyahpekaan reseptor sebenarnya adalah contoh reseptor yang menukar laluan isyaratnya, bukannya sekadar dimatikan.

Dalam sel buah pinggang, reseptor bradikinin B2 telah ditunjukkan untuk berinteraksi secara langsung dengan protein tirosina fosfatase. Kehadiran jujukan ITIM berfosforilasi tirosina (motif perencatan berasaskan tirosina imunoreseptor) dalam reseptor B2 adalah perlu untuk mengantara interaksi ini, dan seterusnya, kesan antiproliferatif bradikinin.[51]

Isyarat bebas GPCR oleh protein G heterotrimer

Walaupun penyelidikan perihal ini agak belum matang, nampaknya protein G heterotrimer juga mungkin mengambil bahagian dalam pengisyaratan bukan GPCR. Terdapat bukti peranan sebagai pentransduksi isyarat dalam hampir semua jenis isyarat pengantara reseptor lain, termasuk integrin, kinase tirosina reseptor (RTK), reseptor sitokin (JAK/STAT), serta modulasi pelbagai protein "aksesori" lain seperti GEF, perencat disosiasi guanina-nukleotida (GDI) dan fosfatase protein. Malah, mungkin terdapat protein khusus bagi kelas ini dengan fungsi utamanya adalah sebagai sebahagian daripada laluan bebas GPCR, yang dipanggil sebagai pengaktif isyarat protein G (AGS). Kedua-dua kekerapan interaksi ini dan kepentingan subunit Gα lawan Gβγ dalam proses ini masih tidak jelas.