Sinalização celular mediada por receptores acoplados com proteínas G

Esse princípio aborda sobretudo a comunicação entre células através de sinais químicos. Os sinais químicos são compostos, geralmente proteicos, produzidos e secretados pela célula, que neste caso trata-se de uma célula emissora. Primeiramente é mostrada a sinalização por meio do contato direto entre células, através de canais que conectam células vizinhas. Esses canais são junções comunicantes do tipo GAP no caso das células animais e plasmodesmas em vegetais. A mensagem que passa pelo canal costuma ser reverberada através de uma cadeia de mensageiros químicos dentro da célula. Tais proteínas G são, portanto, denominadas proteínas G triméricas. Neste caso, é a subunidade alfa que se liga ao GDP ou GTP e envia o sinal do receptor ativado para a proteína efetora.

Como esta proteína G ativa o seu efetor, ela é chamada de proteína G estimulatória, ou Gs. A mesma molécula de adenilil-ciclase na membrana plasmática pode ser regulada por uma proteína Gs, conforme será mostrado, mas também por uma proteína G inibitória Gi. A Gs e a Gi estão sob a influência de hormônios diferentes, porém são homólogas. A fenda de ligação ao substrato da PKA reconhece essas sequências, e a enzima fosforila o resíduo de Ser ou Thr. Na etapa 7, a remoção do segundo mensageiro: a hidrólise do cAMP (sem atividade como segundo mensageiro) pela enzima fosfodiesterase de nucleotídeo cíclico. Por fim, ao final da rota de sinalização, os efeitos metabólicos que resultam da fosforilação enzimática são revertidos pela ação de fosfoproteína-fosfatases, que hidrolisam resíduos de Ser, Thr ou Tyr fosforilados, liberando fosfato inorgânico.

Quando a concentração de cAMP diminui e a PKA retorna à forma inativa na etapa 7, o equilíbrio entre fosforilação e desfosforilação é deslocado na direção da desfosforilação por essas fosfatases. No que se refere à via de sinalização mediada por proteína Gq, na etapa 1, quando um dos hormônios que agem pelo mecanismo em questão se liga ao receptor específico na membrana plasmática, o complexo receptor-hormônio catalisa a troca de GDP por GTP em uma proteína G associada, neste caso a Gq (etapa 2), ativando ela de maneira muito semelhante à ativação de proteína Gs. No caso dos receptores acoplados com proteína G, são heterogêneos e se ligam a diversos tipos de ligantes. Cada receptor apresenta alta especificidade a uma série de ligantes específicos que atuam na região extracelular, o que ativa a proteína G dentro da célula e explica a importância do modelo chave-fechadura nesse cenário.

Os mecanismos das toxinas do cólera e do coqueluche nas vias de sinalização mediadas por proteínas G Determinadas bactérias patogênicas secretam toxinas capazes de obstruir a sinalização de receptores acoplados à proteína G. É justamente isso que ocorre no caso da cólera. Neste panorama, a bactéria ​Vibrio cholerae,​ que pode ser transmitida por água, sintetiza uma toxina denominada enterotoxina colérica, que faz ligação com as células de revestimento do intestino delgado.