Signalmoleküle

Signalmoleküle sind chemische Substanzen, die Informationen zwischen Zellen übertragen und so Kommunikation und Koordination in Organismen ermöglichen. Sie unterscheiden sich in Herkunft, chemischer Beschaffenheit und Wirkmechanismus. Signalmoleküle binden an spezifische Rezeptoren und lösen Reaktionen aus, die die Physiologie der Zielzelle beeinflussen, von kurzfristigen Änderungen der Membranaktivität bis zu langfristigen Veränderungen der Genexpression.

Nach Übertragungsdistanz lassen sie sich in autokrine, parakrine, endokrine sowie synaptische Signale einteilen. Autokrine Signale wirken auf die sendende Zelle selbst, parakrine Signale auf nahegelegene Zellen, endokrine Signale über den Blutweg auf entfernte Zielzellen und synaptische Signale über Synapsen in Nervensystemen. Juxtakrine Signale erfolgen durch direkten Zellkontakt.

Beispiele umfassen Hormone wie Insulin, Schilddrüsenhormone oder Cortisol; Neurotransmitter wie Acetylcholin, Glutamat oder Dopamin; Zytokine wie Interleukin-6; Wachstumsfaktoren wie EGF oder VEGF; Lipidmediatoren wie Prostaglandine sowie Pheromone Signale in der Interaktion zwischen Individuen.

Auf molekularer Ebene binden Signalmoleküle an Rezeptoren auf der Zelloberfläche oder innerhalb der Zelle. Dadurch werden Signalwege aktiviert, oft über sekundäre Botenstoffe wie cAMP oder IP3/DAG, was zu Phosphorylierung von Proteinen, Änderungen der Transkriptionsaktivität oder anderen zellulären Reaktionen führt.

Signalmoleküle spielen zentrale Rollen in Entwicklung, Stoffwechsel, Immunreaktionen und Homöostase. Ihre Dysregulation ist mit vielen Erkrankungen verbunden, darunter Diabetes, Entzündungserkrankungen und Krebs. Die Erforschung von Signalmolekülen ist ein fundamentales Feld der Biologie, Medizin und Pharmakologie.