קולטנים מצומדים לחלבון G או GPCRs הם קולטנים הקשורים לקרום המקשרים באופן זמני עם חלבוני G הטרוטרימריים וגורמים לתגובה מתאימה לגירויים חושיים כגון אור, ריחות, הורמונים, ציטוקינים או מוליכים עצביים.

GPCRs נקראים גם קולטנים הפטהליים, 7TM או סרפנטינים, והם מורכבים משבעה סלילי אלפא טרנסממברנליים (H1-H7) המשתרעים על פני השכבה הדו-שכבתית ויוצרים ליבה גלילית. הסלילים הטרנסממברנליים מחוברים על ידי שלוש לולאות חוץ-תאיות ושלוש לולאות ציטוסוליות. יחד עם הלולאות החוץ-תאיות, סלילי האלפא הטרנסממברנליים יוצרים את כיס קשירת הליגנד המרכזי של GPCR. לעומת זאת, הלולאה הציטוסולית השלישית מתפקדת כאתר הקישור ההטרוטרימרי של חלבון G.

קשירת ליגנד מפעילה את GPCRs כפי שהוא עובר שינוי קונפורמציה וגם קושר חלבוני G הטרוטרימריים עם זיקה גבוהה. GPCR מופעל יכול לקשור ולהפעיל חלבוני G מרובים כדי להגביר את האות. חלבוני G, בתורם, נקשרים ומפעילים את המשפיעים במורד הזרם ומביאים לתגובה תאית.

למרות שמבחינה מבנית, כל GPCRs של יונקים מורכבים משבעה תחומים אלפא-סליליים טרנסממברנליים, הם שונים במידה ניכרת ברצף ובפונקציונליות שלהם. GPCRs מסווגים באופן כללי לחמש סוגים, כולל Class A (דמוי רודופסין), Class B (דמוי קולטן מפריש או B1), Class B2 / סוג הידבקות, Class C (דמוי קולטן גלוטמט) ו- Class F (דמוי מקורזל).

• Class A מהווה את תת-המשפחה הגדולה ביותר של GPCRs הכוללת רודופסין וקולטני בטא-אדרנרגי.
• Class B כולל קולטנים קושרי הורמונים כמו גלוקגון, הורמון יותרת התריס וקולטני פפטיד מעיים וזואקטיבי (VIP).
  • קבוצת קולטני ההידבקות או ה-B2 כוללת את קבוצות הקולטנים המצומדים לחלבון G או קבוצות ADGR של קולטנים כגון ADGRL1 ו-ADGRG1 החיוניים להידבקות ונדידת תאים.
• Class C כולל קולטנים לחישת סידן, קולטני חומצה גמא-אמינובוטירית (GABA) מסוג B, קולטני גלוטמט מטבוליים ומספר קולטני טעם. בניגוד לאחרות, קבוצה זו משתמשת במודול מלכודת זבוב ונוס אופייני לקשירת ליגנדים.
• Class F, המכונה גם דמוי מקורזל, כולל קולטנים מוחלקים או Smo ומתפקד בהתפתחות עוברית.

בסך הכל, בני אדם מכילים יותר מ-800 GPCRs. רבים מהם מזהים הורמונים, גורמי גדילה או ליגנדות אנדוגניות, בעוד שכמה אחרים מעורבים בתגובות חוש הריח והטעם.

לפיכך, GPCRs מווסתים מסלולים פיזיולוגיים קריטיים והם יעד תרופתי מצוין לטיפול במחלות כמו סוכרת, סרטן, השמנת יתר, דיכאון או אלצהיימר. כמעט 35% מהתרופות שאושרו מיישמות את ההשפעות הטיפוליות שלהן על ידי אינטראקציה סלקטיבית עם GPCRs ספציפיים. קבוצה נפוצה אחת של תרופות, חוסמי בטא, מכוונת לקולטני בטא-אדרנרגי ומטפלת במצבים כמו יתר לחץ דם, הפרעות קצב לב וחרדה. GPCRs מספקים מטרה יעילה ליצירת ארסנל למגוון רחב של מצבים חולים.