Albert Goodman Gilman (1941-2015) og Martin Rodbell (1925-1998) delte i 1994 nobelprisen i fysiologi eller medisin «for deres oppdagelse av G-proteiner og den rollen disse proteinene har i signaloverføring i celler».
G-proteiner er guanosinnukleotidbindende proteiner som virker som binære molekylære av-på-brytere som aktiverer eller inaktiverer prosesser i cellene. Aktiv konformasjon med GTP-bundet from og inaktiv i GDP-form. I aktiv GTP-konformsjon er Mg2+-GTP bundet til et lysin i proteinet og som blottlegger et threonin (bryter 1) og et glycin (bryter 2) som kan interagere med andre proteiner. Gamma(γ-)-fosfat i GTP reagerer med en fosfatbindende løkke. Deltar i overføring av sensoriske signaler til nervesysemet (syn, lukt), celledeling, vekst, differensiering og vesikkeltransport i cellene.
Aktivt G-protein er koblet til en kaskade med prosesser bl.a. aktivering av protein kinase, åpning av kalsiumkanaler og syntese av syklisk AMP (cAMP). G-protein kan aktivere fosfolipase C som igjen gir inositol trifosfat og 1,2-diacylglycerol som begge virker som signalmolekyl sekundære budbringere.
initieringsfaktor IF2 og elongeringsfaktor EFTu
Initieringsfaktor IF2 er et G-protein som deltar i starten av proteinsyntesen hos prokaryoter som reagerer med fMet-tRNA og ribosomet i P-sete på 30 S i 70S-initieringskomplekset.
Elongeringsfaktor EFTu-GTP i bakterier er et G-protein som letter bindingen mellom aminoacyl-tRNA til A-sete på ribosomet og danner basis for forlengelse av proteiner under proteinsyntesen
Små monomere G-proteiner
Noen små G-proteiner bindes kovalent til lipider (prenylering, palmitoylering) som fester G-proteinet til membraner. GTPase blir aktivert av GTPase aktivatorprotein. Guanosin nukleotid utbytningsfaktorer erstatter GDP med GTP. Deretter skjer det nedstrømsaktivering av adenylyl syklase og cAMPfosfodiesterase.
Rab-proteiner
Rab-proteiner er små G-proteiner i Ras-familien «Rat sarcoma virus» som deltar vesikkeltrafikk.
Rho-proteiner
Rho-proteiner av små G-proteiner Ras-familien påvirker tidspunkt i cellesyklus, organisering av cytoskjelettet og dannelse av organeller. Inneholder tjue forskjellige proteiner blant annet RhoA-H, Cdc42. RhoUV, Rnd1-3 og Rac1-3.
Syklisk GMP
Syklisk guanosin monofosfat (cGMP) er en viktig reguleringsmetabolitt hos planter og dyr. Sidenafil (Viagra) som brukes til å behandle ereksjonssvikt hos menn hemmer enzymet cGMP fosfodiesterase type 5, et enzym som nedbryter cGMP. En av signalfunksjonene til cGMP er å gi avslapning av glatt muskelatur, og når nedbrytningen blokkeres av Viagra strømmer mer blod inn i kavernøst vev i penis (corpus cavernosum) og gir ereksjon.
Syklisk AMP
Koleratoksin fra kolerabakterien (Vibrio cholerae) i tynntarmen virker som et heterotrimert G-protein som katalyserer overføring av ADP-ribose fra NAD+ til et arginin på et G-protein og resulterer i feil av regulering av adenylyl syntase og masseproduksjon av cAMP.