内分泌とタンパク質
インスリンなどはタンパク質からできてるホルモンである。ペプチドで構成されているホルモンをペプチドホルモンと呼ぶ。ペプチドホルモンは親水性であるため、細胞膜を透過できない。そのため、細胞膜の受容体タンパク質と結合する。
Gタンパク質とGタンパク質共役型受容体
GDP（グアノシン二リン酸）やGTP（グアノシン三リン酸）に結合するタンパク質の総称をGタンパク質と呼ぶ。Gタンパク質はGタンパク質共役型受容体と結合している。シグナル分子（ペプチドホルモンなど）がGタンパク質共役型受容体と結合すると、Gタンパク質に結合していたGDPがGTPへと交換され、それによってGタンパク質が活性化される。その結果、活性化されたGタンパク質が酵素などと結合して活性化させたりする。
Gタンパク質とアデニル酸シクラーゼ
例えば、Gタンパク質によってアデニル酸シクラーゼと呼ばれる酵素が活性化された場合にはcAMP（サイケリックアデノシン一リン酸）と呼ばれる物質が大量に合成される。cAMPは他の酵素を活性化させたり、遺伝子を発現したり様々な役割を果たす。
例えば、アメフラシの鋭敏化の際には、セロトニン受容体と呼ばれるGタンパク質共役型受容体が使用される。セロトニン受容体は他ニューロンから分泌されたセロトニンと結合し、結果Gタンパク質が活性化され、さらにアデニル酸シクラーゼの活性が起こり、cAMPが大量に合成される。cAMPはプロテインキナーゼと呼ばれる酵素を活性化し、カリウムチャネルのリン酸化を促進する。すると、カリウムチャネルが開きずらくなり、活動電位が長く続き、神経伝達物質がニューロンから大量に分泌される現象が起こる。
鋭敏化についての詳細は下の記事をご参照ください。
学習行動－慣れ・鋭敏化・条件付け・刷り込み・試行錯誤・知能行動－
cAMPは「セカンドメッセンジャー」
ペプチドホルモンがGタンパク質共役型受容体などに結合するとGタンパク質の活性化を通して、cAMP合成酵素が活性化する。cAMPはATPから作られる物質であり、標的タンパク質に結合して様々な反応を起こさせる。細胞外の情報を間接的に細胞内に伝えることから、cAMPやカルシウムイオンなどはセカンドメッセンジャーと呼ばれている。
酵素型受容体
Gタンパク質共役型受容体の他に酵素型受容体と呼ばれるものが存在する。これはジュ黄体そのものが酵素であり、シグナル分子が結合するとある物質のリン酸化を促進するなどの酵素としての反応を行う。下画像のCにあたる。
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ステロイドホルモンによる作用
脂質でできたホルモンは、ステロイドホルモンと呼ばれる。ペプチドホルモンとは異なり、細胞膜を透過し、受容体タンパク質に結合する。受容体タンパク質は、DNAに結合して遺伝子発現を調節する。
