活化的βγ亞基復合物也可直接激活胞內靶分子，具有傳遞信號的功能，如心肌細胞中G蛋白耦聯受體在結合乙酰膽堿刺激下，活化的βγ亞基復合物能開啟質膜上的K+通道，改變心肌細胞的膜電位。此外βγ亞基復合物也能與膜上的效應酶結合，對結合GTP的α亞基起協同或拮抗作用。
霍亂毒素能催化ADP核糖基共價結合到Gs的α亞基上，致使α亞基喪失GTP酶的活性，結果GTP永久結合在Gs的α亞基上，使α亞基處于持續活化狀態，腺苷酸環化酶永久性活化。導致霍亂病患者細胞內Na+和水持續外流，產生嚴重腹瀉而脫水。
該信號途徑涉及的反應鏈可表示為:
激素→G蛋白耦聯受體→G蛋白→腺苷酸環化酶→cAMP→依賴cAMP的蛋白激酶A→基因調控蛋白→基因轉錄。