Mihelyt egy ligandum kötődik egy receptorhoz, a jel a membránon keresztül a citoplazmába jut. A jel ily módon történő folytatását jelátvitelnek nevezzük. A jelátvitel csak a sejtfelszíni receptorokkal történik, mert a belső receptorok képesek közvetlenül kölcsönhatásba lépni a sejtmagban lévő DNS-sel, hogy fehérjeszintézist indítsanak el.
A jelátviteli útvonalak rendkívül bonyolultak lehetnek, és nagyszámú enzim és más fehérje bevonásával zajlanak. Ezek az útvonalak segíthetnek felerősíteni egy-egy receptor által kapott jelet. A különböző sejttípusokban jelen lévő különböző fehérjéknek köszönhetően ugyanannak a ligandumnak különböző hatásai lehetnek a különböző sejttípusokban.
- A kinázok olyan enzimtípusok, amelyek foszfátcsoportot adnak egy másik molekulához (beleértve más fehérjéket is). Ezt foszforilációnak nevezzük. A foszforiláció más fehérjéket aktiválhat vagy deaktiválhat.
- A másodlagos hírvivők olyan kis molekulák, amelyek segítenek egy jelet a citoplazmában terjeszteni, miután egy ligandum kötődik egy receptorhoz. Ezt bizonyos sejtfehérjék viselkedésének megváltoztatásával teszik. Néhány példa a második hírvivőkre a cAMP (az AMP módosított változata, amely az ATP-vel rokon, de csak egy foszfátot tartalmaz) és a kalciumionok.
A jelekre adott sejtválaszoknak több kategóriája létezik.
- A génexpresszió változása: egy adott gén által termelt fehérje termelésének növekedése vagy csökkenése.
- A sejt anyagcseréjének növekedése: a glükóz glikogénné való átalakulása (és vissza) a sejt energiaszükségletétől függően szabályozható.
- Sejtnövekedés: a sejtek normális esetben nem osztódnak, hacsak más sejtek jelzései nem serkentik őket.
- Sejtpusztulás: az apoptózis szabályozott sejthalál; a sejteket elhalásra lehet serkenteni, ha rendellenesek, baktériummal vagy vírussal fertőzöttek, vagy a fejlődés bizonyos szakaszaiban (például az ujjak szétválasztásához).
A sejtek jelátviteli útvonalainak megfelelő időben történő leállítása ugyanolyan fontos, mint azok helyes elindítása. A daganatok gyakran abnormális válaszokat mutatnak a sejtjelző útvonalakra.