Transmembránové receptory jsou integrální membránové proteiny, které sídlí a pracují typicky uvnitř buněčné plazmatické membrány, ale také v membránách některých subcelulárních kompartmentů a organel. Vazba na signální molekulu nebo někdy na dvojici takových molekul na jedné straně membrány iniciuje transmembránové receptory reakci na druhé straně. Tímto způsobem hrají jedinečnou a důležitou roli v buněčné komunikaci a přenosu signálu.
Mnoho transmembránových receptorů se skládá ze dvou nebo více proteinových podjednotek, které pracují kolektivně a mohou se disociovat, když se ligandy vážou, odpadávají nebo v jiné fázi jejich „aktivačních“ cyklů. Často jsou klasifikovány na základě jejich molekulární struktury, nebo proto, že struktura je pro všechny receptory s výjimkou několika málo detailně neznámá, na základě jejich hypotetizované (a někdy experimentálně ověřené) membránové topologie. Předpokládá se, že polypeptidové řetězce těch nejjednodušších projdou lipidovou dvojvrstvou pouze jednou, zatímco jiné projdou až sedmkrát (tzv. receptory spřažené s G-proteinem).
Jako každý integrální membránový protein může být transmembránový receptor rozdělen do tří částí nebo domén.
E=extracelulární prostor; I=intracelulární prostor; P=plazmatická membrána
Extracelulární doména je ta část receptoru, která vyčnívá z membrány na vnější straně buňky nebo organely. Pokud polypeptidový řetězec receptoru několikrát prochází dvojvrstvou, vnější doména může obsahovat několik „smyček“ vyčnívajících z membrány. Hlavní funkcí receptoru je podle definice rozpoznat a reagovat na specifický ligand, například neurotransmiter nebo hormon (i když určité receptory reagují také na změny transmembránového potenciálu) a u mnoha receptorů se tyto ligandy vážou na extracelulární doménu.
U většiny receptorů, pro které existují strukturální důkazy, tvoří transmembránové alfa helice většinu transmembránové domény. U některých receptorů, jako je nikotinový acetylcholinový receptor, tvoří transmembránová doména proteinově vložený pór přes membránu, neboli iontový kanál. Po aktivaci extracelulární domény vazbou příslušného ligandu se pór stává přístupným pro ionty, které pak procházejí skrz. U jiných receptorů se předpokládá, že transmembránové domény procházejí konformační změnou po vazbě, která má vliv intracelulárně. U některých receptorů, jako jsou členové superrodiny 7TM, může transmembránová doména obsahovat vázací kapsu ligandu (důkazy pro toto a pro velkou část toho, co je ještě známo o této třídě receptorů, jsou založeny částečně na studiích bakteriorhodopsinu, jehož podrobná struktura byla určena krystalografií).
Intracelulární (nebo cytoplazmatická) doména receptoru interaguje s vnitřkem buňky nebo organely a přenáší signál. Existují dva zásadně odlišné způsoby této interakce:
Regulace receptorové aktivity
Existuje několik způsobů, jak buňka reguluje aktivitu transmembránového receptoru. Většina z nich působí přes intracelulární doménu. Nejdůležitějšími způsoby jsou fosforylace a internalizace (viz ubiquitin).