Robert Lefkowitz, en la Universidad de Duke, inicia en los años setenta una línea de investigación que identifica y aísla los receptores acoplados a proteínas G (GPCR), una familia de proteínas de membrana celular que permite a las células detectar señales externas —hormonas, neurotransmisores, luz, olores, sabores— y traducirlas en respuestas internas. Lefkowitz utiliza isótopos radiactivos para marcar hormonas y localizar sus receptores en la membrana celular, identificando el receptor beta-adrenérgico como primer miembro caracterizado de la familia. Brian Kobilka, que se incorpora al laboratorio de Lefkowitz en los años ochenta, clona el gen del receptor beta-adrenérgico en 1986 y descubre que su secuencia es sorprendentemente similar a la de la rodopsina —el receptor de luz del ojo—, revelando que ambos pertenecen a la misma familia evolutiva de proteínas con siete hélices transmembrana. Kobilka logra en 2011 cristalizar el receptor beta-adrenérgico en el momento exacto de activación por una hormona, capturando por primera vez la estructura tridimensional de un GPCR en pleno proceso de señalización. Se han identificado alrededor de 800 GPCRs distintos en el genoma humano, que regulan funciones que van de la visión y el olfato a la regulación cardiovascular y del estado de ánimo. Aproximadamente un tercio de todos los fármacos actualmente en uso clínico —incluyendo betabloqueantes, antihistamínicos y antipsicóticos— actúan sobre algún GPCR, convirtiendo esta familia de receptores en la diana farmacológica más explotada de la medicina moderna.