Når et ligand binder sig til en receptor, sendes signalet gennem membranen og ind i cytoplasmaet. Fortsættelse af et signal på denne måde kaldes signaltransduktion. Signaltransduktion sker kun med receptorer på celleoverfladen, fordi interne receptorer er i stand til at interagere direkte med DNA i kernen for at igangsætte proteinsyntesen.
Signaltransduktionsveje kan være ekstremt komplicerede og involvere et stort antal enzymer og andre proteiner. Disse veje kan være med til at forstærke et signal, der modtages af en receptor. Der kan også være forskellige virkninger af den samme ligand i forskellige celletyper på grund af forskellige proteiner, der er til stede i forskellige celletyper.
- Kinaser er en type enzym, der tilføjer en fosfatgruppe til et andet molekyle (herunder andre proteiner). Dette kaldes fosforylering. Fosforylering kan aktivere eller deaktivere andre proteiner.
- Second messengers er små molekyler, der er med til at sprede et signal gennem cytoplasmaet, efter at en ligand har bundet sig til en receptor. Det gør de ved at ændre adfærd hos visse cellulære proteiner. Nogle eksempler på second messengers er cAMP (en modificeret version af AMP, som er beslægtet med ATP, men kun indeholder ét fosfat) og calciumioner.
Der findes flere kategorier af cellulære reaktioner på signaler.
- Ændringer i genekspression: en stigning eller et fald i produktionen af et protein, der produceres af et bestemt gen.
- En stigning i det cellulære stofskifte: omdannelsen af glukose til glykogen (og tilbage) kan reguleres afhængigt af cellens energibehov.
- Cellevækst: celler deler sig normalt ikke, medmindre de stimuleres af signaler fra andre celler.
- Celledød: apoptose er kontrolleret celledød; celler kan stimuleres til at dø, hvis de er unormale, inficeret med en bakterie eller virus eller under bestemte dele af udviklingen (f.eks. for at adskille fingrene).
Det er lige så vigtigt at stoppe cellens signalveje på det rigtige tidspunkt som at starte dem korrekt. Tumorer udviser ofte unormale reaktioner på cellesignaliseringsveje.