Signalmolekülen

Signalmoleküle sind Moleküle, Peptide oder Gase, die Informationen zwischen Zellen oder Organismen übertragen und dadurch Zell- oder Organismusfunktionen steuern. Sie vermitteln Antworten auf innere Zustände oder äußere Reize und können Wachstum, Stoffwechsel, Immunität, Entwicklung und Verhalten regulieren. Signalmoleküle binden an spezifische Rezeptoren und lösen intrazelluläre Signalketten aus, die Genexpression, Enzymaktivität oder Ionenströme verändern.

Signale wirken lokal oder systemisch. Autocrine Signale beeinflussen dieselbe Zelle, paracrine Signale betreffen benachbarte Zellen, und juxtakrine Signale erfolgen über Kontakt between benachbarten Zellen. Endokrine Signale werden über den Blutkreislauf zu entfernten Zielen transportiert. Pheromone sind Signalmoleküle, die zwischen Individuen einer Art kommunizieren.

Signalmoleküle arbeiten über unterschiedliche Rezeptortypen. Oberflächenrezeptoren wie G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), rezeptor-Tyrosin-Kinasen und ligandengesteuerte Ionenkanäle nehmen Extrazellularliganden auf und aktivieren intrazelluläre Signalkaskaden. Lipophile Signalmoleküle gelangen durch die Zellmembran und binden an nukleäre oder zytoplasmatische Rezeptoren, die direkt die Genexpression beeinflussen. Typische Signalwege umfassen Second Messengersysteme wie cAMP, IP3/DAG und Calciumionen sowie Kinase-Kaskaden, die zu Veränderungen in der Transkription oder der Enzymaktivität führen.

Beispiele umfassen endokrine Hormone wie Insulin oder Adrenalin, Neurotransmitter wie Glutamat, GABA oder Dopamin, Zytokine im Immunsystem sowie Gasotransmitter wie Stickstoffmonoxid. In Pflanzen spielen Auxine, Ethylen und Abscisinsäure eine zentrale Rolle. Störungen der Signalwege können Krankheiten wie Krebs, Diabetes oder Autoimmunerkrankungen begünstigen; therapeutisch werden Rezeptorblockaden, Kinaseinhibitoren oder andere Signalwegzielmechanismen eingesetzt.