Багато гормони активують рецептори, які регулюють активність білків клітин-мішеней (наприклад, ферментів чи білків іонних каналів) не безпосередньо, а об'єднуючись з групами білків клітинних мембран, званимигетеротрімернимі ГТФ-пов'язаними білками (G-білками). Відомо більше 1000 G-білок-сполучених рецепторів, всі вони мають 7-трансмембранних сегментів, що утворюють петлі всередині і зовні мембрани клітини. Деякі частини рецептора, що виступають в цитоплазму клітини (головним чином розташований в цитоплазмі клітинний хвіст рецептора), об'єднані з G-білками, що включають три частини (звідси - тримерной): а-, бета-, у-субодиниці. Коли ліганд (гормон) взаємодіє з позаклітинної частиною рецептора, вньому відбуваються конформаційні зміни, що активують G-білок і індукують внутрішньоклітинні сигнали, які або (1) відкривають або закривають іонні канали мембрани, або (2) змінюють активність ферментів в цитоплазмі клітини.
Трикомпонентні G-білки отримали свою назву завдяки своїй здатності зв'язуватися з гуанозінових нуклеотидами. У неактивному стані альфа-, бета-, у-субодиниці G-білка утворюють комплекс, пов'язаний згуанозіндіфосфатом допомогою альфа-субодиниці. Коли рецептор активується, наступні конформаційні зміни призводять до заміни гуанозіндіфосфата на гуанозинтрифосфат і взаємодії цитоплазмових частини рецептора з G-білком. Заміщення ГДФ на ГТФ змушує ос-субодиницю відокремитися від трехкомпонентного комплексу і взаємодіяти з іншими сигнальними білками клітини. Ці білки, в свою чергу, змінюють активність або іонних каналів, або ферментів клітини, таких як аденилатциклазаабо фосфоліпаза С, змінюють функції клітини.
Ознаки активації зникають у зв'язку зі зникненням гормону; альфа-субодиниця інактивується шляхом заміни пов'язаного з нею ГТФ на ГДФ. Потім а-субодиниця знову об'єднується бета-і у-субодиницями, формуючи неактивний пов'язаний з мембраною трикомпонентний G-білок.
Деякі гормони взаємодіють з гальмують G-білками (позначають як G1-білки), в той часяк інші - з активують G-білками (позначають як Gs-білки). Таким чином, в залежності від взаємодії рецептора гормону з гальмуючим або активує G-білком гормон може або збільшувати, або знижувати активність ферментів у клітині. Ця комплексна система мембран клітин і G-білків потенційно забезпечує різноманіття відповідей різних тканин-мішеней організму на дію різних гормонів.
Фермент-зв'язані рецептори гормонів
Деякі рецептори, Активуючи, функціонують як ферменти або тісно пов'язані з ферментами, які вони активують. Ці фермент-зв'язані рецептори є білками, які мають тільки 1 трансмембранний частина, на відміну від G-білок-сполучених рецепторів, які мають 7 таких фрагментів. Фермент-зв'язані рецептори мають свою гормон-зв'язує частину на зовнішній поверхні мембрани і каталізують або пов'язану з ферментом частину на внутрішній поверхні. Коли гормон зв'язується із зовнішньою частиною рецептора, фермент негайно активується (або інактивується), хоча багато ензим-зв'язані рецептори мають власної ферментативною активністю, інші впливають на ферменти, тісно пов'язані з рецептором, що супроводжується змінами функцій клітини.
Одним із прикладів ензим-сполученого рецептора може бути рецептор лептину. Лептин є гормоном, секретуючи-мим жировими клітинами, і викликає різноманітні фізіологічні ефекти. До числа особливо важливих його впливів відносять впливу на апетит і енергетичний баланс.
Рецептор лептину є представником великого сімейства цитокін-рецепторів, які самі не володіють ферментативною активністю, але їх активність є сигналом для сполучених ферментів. У разі лептин-рецептора один із шляхів реалізації впливів опосередкований тирозинкінази з сімейства янускінази (ЯК2). Лептин-рецептор є димером (тобто включає дві частини) і зв'язується з лептином екстрацелюлярний частиною рецептора, що приводить до конформаційних змін, що робить можливим фосфорилювання і активацію внутрішньоклітинного асоційованої з ЯК2-молекулою. Активація ЯК2-молекул сприяє фосфорилювання інших фрагментів тирозину всередині комплексу лептин-рецептор-ЯК2 опосредуя внутрішньоклітинний сигнал.
Внутрішньоклітинні сигнали включають фосфорилювання сигнального перетворювача і активатора транскрипції - білка, що активує процеси транскрипції в генах-мішенях лептину, ініціюючи синтез білків. Фосфорилювання ЯК2 призводить також до активації інших внутрішньоклітинних ферментів, таких як мітоген-активує протеїнкінази і фосфатидилинозитолтрикиназа. Деякі впливу лептину здійснюються швидко, як результат, активації цих внутрішньоклітинних ферментів, в той час як інші - більш повільно у зв'язку з необхідністю синтезу нових білків.
Прикладом іншого механізму, Широко використовуваного в гормональному контролі функцій клітини, є активація ферменту аденілатциклази на кінці рецептора, зверненого всередину клітини після взаємодії зовнішнього кінця цього трансмембранного рецептора з гормоном. Аденилатциклаза каталізує утворення циклічного аденозинмонофосфату, що викликає безліч ефектів в клітці, контролюючих її активність. цАМФ називають вторинним посередником у клітці, тому що він, не будучи гормоном, опосередковує дію гормонів клітини.
Для невеликого кількості гормонів-пептидів, Таких як передсердний натрійуретичний пептид, циклічний гуанозинмонофосфат, не дуже відрізняється від цАМФ, служить вторинним посередником у клітці, діючи подібно цАМФ.