Los receptores acoplados a la proteína G son receptores de unión de ligandos que afectan indirectamente a los cambios en la célula. El receptor real es un solo polipéptido que transverso la membrana celular siete veces creando bucles intracelulares y extracelulares. Los bucles extracelulares crean un bolsillo específico ligando que se une a neurotransmisores u hormonas. Los bucles intracelulares se aferran a la proteína G.

La proteína G o proteína de unión a nucleótidos de guanina, es un gran complejo heterotrimérico. Sus tres subunidades están etiquetadas como alfa (α), beta (β) y gamma (γ) Cuando el receptor no está unido o descansa, la subunidad une una molécula de difosfato de guanosina o GDP, y las tres subunidades se unen al receptor.

Cuando un ligando une el receptor, la subunidad -subunidad libera el GDP y une una molécula de trifosfato de guanosina (GTP). El GTP puede moverse a lo largo de la membrana para activar segundas vías de mensajería como cAMP. Sin embargo, hay diferentes tipos de γ-subunidades y algunas son inhibitorias, bloqueando cAMP.

El complejo de é-o puede interactuar con los canales de iones de potasio que liberan potasio (K+) en el espacio extracelular, lo que resulta en hiperpolarización de la membrana celular. Este tipo de canal iónico ligando-gated se llama un G-proteína acoplada internamente rectificando el canal de potasio o GIRK.

Los ligandos no unen permanentemente el receptor.Cuando el ligando sale del receptor, se vuelve disponible para que las unidades de proteína G se reacoplen y vuelvan a conectar.Antes de esto, sin embargo, las enzimas cercanas deben hidrolizar el GTP unido a la subunidad de la unidad de nuevo al GDP. Una vez que se logra esto, el complejo β-γ se vuelve a ensamblar con el complejo GDP-α, y todo el reenganchamiento de la proteína G a su dominio receptor.

Receptores acoplados a la proteína G comunes son: receptores de acetilcolina muscarínicos que se encuentran en los músculos esqueléticos, Receptores adrenérgicos Beta-1 en el corazón, y receptores de vasopresina en las células musculares lisas. En los sistemas sensoriales, como los receptores olfativos y algunos receptores de sabor, los ligandos de unión son moléculas ambientales. Por ejemplo, las moléculas de sacarosa unen los receptores acoplados a la proteína G, lo que resulta en la percepción del sabor dulce.

Alteraciones en los receptores acoplados a la proteína G pueden desempeñar un papel sustancial en los trastornos del estado de ánimo, como la depresión. La serotonina es un ligando para el receptor 5HT1A, un receptor acoplado de proteína G. Se ha sugerido que, en la depresión, las interacciones entre el ligando y el receptor se cambian; o bien el ligando no se une lo suficiente o el receptor no responde completamente. Esto resulta en una mala señalización serotonérgica que se manifiesta como depresión.