Wenn ein Ligand an einen Rezeptor bindet, wird das Signal durch die Membran in das Zytoplasma übertragen. Die Weiterleitung eines Signals auf diese Weise wird als Signaltransduktion bezeichnet. Eine Signaltransduktion findet nur bei Rezeptoren an der Zelloberfläche statt, da interne Rezeptoren direkt mit der DNA im Zellkern interagieren können, um die Proteinsynthese einzuleiten.
Signaltransduktionswege können äußerst kompliziert sein und eine große Anzahl von Enzymen und anderen Proteinen einbeziehen. Diese Wege können dazu beitragen, ein von einem Rezeptor empfangenes Signal zu verstärken. Außerdem kann ein und derselbe Ligand in verschiedenen Zelltypen unterschiedliche Wirkungen haben, da in den verschiedenen Zelltypen unterschiedliche Proteine vorhanden sind.
- Kinasen sind eine Art von Enzym, das einem anderen Molekül (einschließlich anderer Proteine) eine Phosphatgruppe hinzufügt. Dies wird als Phosphorylierung bezeichnet. Die Phosphorylierung kann andere Proteine aktivieren oder deaktivieren.
- Second messengers sind kleine Moleküle, die dazu beitragen, ein Signal im Zytoplasma zu verbreiten, nachdem ein Ligand an einen Rezeptor gebunden hat. Sie tun dies, indem sie das Verhalten bestimmter zellulärer Proteine verändern. Einige Beispiele für Second Messenger sind cAMP (eine modifizierte Version von AMP, das mit ATP verwandt ist, aber nur ein Phosphat enthält) und Kalziumionen.
Es gibt mehrere Kategorien von zellulären Reaktionen auf Signale.
- Veränderungen in der Genexpression: eine Zunahme oder Abnahme der Produktion eines Proteins, das von einem bestimmten Gen produziert wird.
- Eine Zunahme des Zellstoffwechsels: die Umwandlung von Glukose in Glykogen (und zurück) kann je nach Energiebedarf der Zelle reguliert werden.
- Zellwachstum: Zellen teilen sich normalerweise nicht, es sei denn, sie werden durch Signale von anderen Zellen angeregt.
- Zelltod: Apoptose ist kontrollierter Zelltod; Zellen können zum Absterben angeregt werden, wenn sie abnormal sind, mit einem Bakterium oder Virus infiziert sind oder während bestimmter Teile der Entwicklung (z. B. um die Finger zu trennen).
Zellsignalwege zum richtigen Zeitpunkt zu stoppen ist ebenso wichtig wie sie richtig zu starten. Tumore zeigen oft abnorme Reaktionen auf Zellsignalwege.