Signalstoffe

Signalstoffe, auch als Signalmoleküle bezeichnet, sind chemische Substanzen, die der Kommunikation zwischen Zellen oder Organismen dienen. Sie werden von Senderzellen freigesetzt und von Empfängerzellen über spezialisierte Rezeptoren wahrgenommen, was eine Kaskade von Signalen und zellulären Reaktionen auslösen kann. Signalstoffe umfassen verschiedene Klassen, darunter Hormone, Neurotransmitter, Zytokine, Pheromone, Phytohormone und semiochemische Verbindungen wie Duftstoffe.

In vielzelligen Organismen unterscheiden sich die Signalwege durch Distribution und Reichweite. Autocrine Signale wirken auf dieselbe Zelle, parakrine Signale auf benachbarte Zellen, während endokrine Signale durch den Blutkreislauf zu entfernten Zielzellen gelangen. Neurotransmitter vermitteln schnelle Signale an Synapsen im Nervensystem; Hormone erreichen über den Blutweg entfernte Zielorgane und steuern Funktionen wie Stoffwechsel, Wachstum oder Entwicklung. In Pflanzen regulieren Phytohormone wie Auxin, Gibberelline oder Abscisinsäure Wachstum, Blütenbildung und Abwehrreaktionen; Pflanzen setzen zudem Duftstoffe ein, um Reaktionen in anderen Organismen zu beeinflussen.

Mikroorganismen nutzen Signalstoffe auch zur Quorum-Sensing-Kommunikation. Bakterielle Moleküle wie N-acyl-homoserinlactone spiegeln die Populationsdichte wider und koordinieren Verhaltensweisen wie Biofilmbildung oder Virulenz.

Der Signalweg beginnt mit der Bindung eines Signals an einen spezifischen Rezeptor, wodurch Signalkaskaden wie Second-Messenger-Wegen oder Transkriptionsfaktoren aktiviert werden. Signale werden durch Abbau, Wiederaufnahme oder enzymatische Zerstörung beendet. Störungen dieser Signalwege spielen eine zentrale Rolle in Krankheiten und sind Zielbereiche moderner Therapien.

Signalstoffe sind Gegenstand vieler Forschungsfelder, von Grundlagenbiologie bis Medizin und Landwirtschaft, und finden Anwendung in Diagnostik, Therapieentwicklung und Biotechnologie.