Рис. 2 Строение метаботропного рецептора

Метаботропный рецептор связывает лиганд. При этом в структуре рецептора происходят конформационные перестройки, приводящие к активации G-белка. Последние, в свою очередь, активируют ассоциированные с мембраной ферменты (например аденилатциклазу), генерирующие вторичные посредники в передаче сигнала внутрь клетки (например, цАМФ).

К данному классу рецепторов принадлежат опиоидные рецепторы, β-адренергические рецепторы, дофаминовые рецепторы и канабиоидные рецепторы. Метаботропные рецепторы опосредуют медленные реакции. Ассоциированные с ними G-белки представляют собой гетеротримеры, состоящие из α-, β- и γ-субъединиц. α-субъединица обладает ГТФазной активностью. β- и γ-субъединицы, в отсутствие α-субъединицы способны образовывать βγ-димеры, не проявляющие собственной ферментативной активности, однако способные регулировать работу ионных каналов по принципу белок-белковых взаимодействий. В отсутствие лиганда, активный центр α-субъединицы содержит молекулу ГДФ и находится в комплексе с β- и γ-субъединицами. При связывании лиганда с рецептором, происходит активация ассоциированного с ним G-белка, что приводит к диссоциации α-субъединицы от βγ-димера. При этом происходит замещение молекулы ГДФ в активном центре α-субъединицы на молекулу ГТФ:

α-ГДФ + ГТФ => α-ГТФ + ГДФ

Как α-субъединица, так и βγ-димер могут активировать или ингибировать ферменты (аденилатциклазу или фосфолипазу С), в результате чего активируется (или подавляется) синтез вторичных посредников: цАМФ, инозитол-1,4,5-трифосфата (ИФ₃) и диацилглицерола (ДАГ). Кроме того, β- и γ-субъединицы могут напрямую регулировать работу Ca²⁺, Na⁺ и K⁺-ионных каналов. Вторичные посредники также регулируют работу ионных каналов по механизму фосфорилирования/дефосфорилирования, посредством активации протеинкиназ. Активируемые вторичными посредниками протеинкиназы запускают каскадные процессы фосфорилирования различных белков в цитоплазме и ядре клетки, приводя к изменению активности ферментов и уровня экспрессии отдельных генов. Различные наркотические вещества реализуют свои эффекты через многочисленные рецепторы с использованием большого количества сигнальных механизмов. Связывание опиоидов с опиоидными рецепторами приводит к ингибированию аденилатциклазы и, соответственно, снижению уровня цАМФ и активности сАМФ-зависимой протеинкиназы А (ПКА/PKA). Каннабиноиды связываются с каннабиноидными рецепторами. Галлюциногены, такие как ЛСД, кетамин, скополамин и атропин, являются частичными агонистами серотониновых рецепторов. Амфетамины и кокаин активируют различные типы дофаминергических, адренергических и серотонинергических рецепторов и повышают уровень дофамина, норадреналина и серотонина в синапсах (Табл. 1).