Zodra een ligand zich aan een receptor bindt, wordt het signaal door het membraan en in het cytoplasma overgebracht. Het op deze wijze voortzetten van een signaal wordt signaaltransductie genoemd. Signaaltransductie vindt alleen plaats met receptoren op het celoppervlak, omdat interne receptoren in staat zijn tot directe interactie met DNA in de kern om de eiwitsynthese op gang te brengen.
Signaaltransductieroutes kunnen uiterst ingewikkeld zijn en er kunnen grote aantallen enzymen en andere eiwitten bij betrokken zijn. Deze routes kunnen helpen een signaal te versterken dat door één receptor wordt ontvangen. Er kunnen ook verschillende effecten zijn van hetzelfde ligand in verschillende celtypes door verschillende eiwitten die aanwezig zijn in verschillende celtypes.
- Kinases zijn een type enzym dat een fosfaatgroep toevoegt aan een ander molecuul (inclusief andere eiwitten). Dit wordt fosforylering genoemd. Fosforylering kan andere eiwitten activeren of deactiveren.
- Second messengers zijn kleine moleculen die helpen om een signaal door het cytoplasma te verspreiden nadat een ligand aan een receptor is gebonden. Zij doen dit door het gedrag van bepaalde cellulaire eiwitten te veranderen. Enkele voorbeelden van tweede boodschappers zijn cAMP (een gewijzigde versie van AMP, dat verwant is aan ATP maar slechts één fosfaat bevat) en calciumionen.
Er zijn verschillende categorieën van cellulaire reacties op signalen.
- Veranderingen in genexpressie: een toe- of afname in de productie van een eiwit dat door een specifiek gen wordt geproduceerd.
- Een toename in het celmetabolisme: de omzetting van glucose in glycogeen (en terug) kan worden geregeld, afhankelijk van de energiebehoefte van de cel.
- Celgroei: cellen delen zich normaal gesproken niet, tenzij ze worden gestimuleerd door signalen van andere cellen.
- Celdood: apoptose is gecontroleerde celdood; cellen kunnen worden gestimuleerd te sterven als ze abnormaal zijn, geïnfecteerd met een bacterie of virus, of tijdens specifieke delen van de ontwikkeling (bijvoorbeeld om de vingers te scheiden).
Het stoppen van celsignaleringswegen op het juiste moment is net zo belangrijk als het juist starten ervan. Tumoren vertonen vaak abnormale reacties op celsignaleringspathways.