G 蛋白信號是膜受體信號轉導的主幹之一。近年 GPCR 結構生物學革命（cryo-EM）和 biased signaling 概念的建立改變了 GPCR 藥理學。
GPCR 結構革命
Kobilka（2012 Nobel）解析了 β₂-AR 與 Gs 蛋白複合體的 crystal structure（Rasmussen et al., Nature 2011），首次揭示 GPCR-G protein interface 的分子細節：agonist 結合引起 TM6 outward movement → 在 intracellular side 打開 cavity → Gαs C-terminal α5 helix 插入。此構象變化促使 Gα 的 Ras domain 和 helical domain 分離 → GDP release → GTP binding。
AlphaFold2 和 cryo-EM 已提供 >500 種 GPCR 結構（包括 orphan receptors），revolutionizing structure-based drug design。例如 GLP-1R agonists 的 cryo-EM 結構（Zhang et al., Nature 2017）直接指導了 oral semaglutide 的開發。
Biased Signaling（偏向信號）
傳統觀點：GPCR agonist 同時活化 G protein 和 β-arrestin 通路。Biased agonism：特定 ligand 選擇性活化其中一條通路（Lefkowitz & Shenoy, Science 2005）。μ-opioid receptor 的 G protein-biased agonist（oliceridine, TRV130）理論上保留鎮痛效果（Gi-mediated）同時減少 β-arrestin-dependent 副作用（respiratory depression, constipation）。FDA 2020 核准 oliceridine（Olinvyk），但臨床優勢幅度小於預期——提示 biased signaling 的在體複雜性。
GPCR Desensitization 和 Trafficking
Agonist-induced desensitization 的分子機制：(1) GRK（G-protein coupled receptor kinase）磷酸化 activated GPCR 的 C-tail 和 ICL3；(2) β-arrestin 結合 → 立體阻擋 G protein coupling（desensitization）；(3) β-arrestin 作為 adaptor 招募 clathrin/AP2 → receptor endocytosis → lysosome degradation（downregulation）或 recycling。
β-arrestin 不只是信號終止者——它本身是 signaling scaffold：β-arrestin-MAPK signaling、β-arrestin-mediated ubiquitination（GPCR 與 Mdm2/NEDD4）、β-arrestin-NFκB 通路。「Arrestin-biased signaling」是獨立於 G protein 的第二條信號輸出。
Allosteric Modulators 和 Nanobodies
Positive allosteric modulators（PAMs）和 negative allosteric modulators（NAMs）結合 GPCR 的非正位結合位點，調節 orthosteric agonist 的效力或效能。優勢：(1) 保留內源 ligand 的時間動態（ceiling effect）；(2) 更高的 subtype selectivity（allosteric sites 序列保守度低於 orthosteric）。Cinacalcet（CaSR PAM, secondary hyperparathyroidism）是第一個上市的 allosteric GPCR drug。
Nanobodies（single-domain antibodies from camelids）作為 GPCR 研究工具和治療劑：Nb35 stabilize Gs-coupled state 用於結構解析；caplacizumab（anti-vWF nanobody）為首個上市 nanobody drug（TTP, 2019）。
文獻：Rasmussen, S.G.F. et al. (2011) Nature 477:549. / Lefkowitz, R.J. & Shenoy, S.K. (2005) Science 308:512. / Wootten, D. et al. (2018) Nat Rev Drug Discov 17:243.