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異なる2種類のタンパク質が会合して（それぞれ1分子ずつが組になって）できる二量体。異種二量体やヘテロダイマーとも呼ばれる。ヘテロ二量体化が機能調節にポジティヴに関わる例としてオピオイド受容体（OPR）が挙げられる．κOPRとδOPRはヘテロ二量体を形成するが，κOPRのアゴニスト（U69563）存在下でδOPRのアゴニスト（DPDPE）を添加すると，U69563非存在下に比べてDPDPEに対する親和性が向上する．

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