Signalwirkungen

Signalwirkungen bezeichnen die durch Signale ausgelösten Reaktionen in Zellen, Geweben und ganzen Organismen. Signale sind vielfältig: Hormone, Neurotransmitter, Wachstumsfaktoren, Zytokine, elektrische Impulse, mechanische Reize oder Licht. Die Wirkkette beginnt bei der Wahrnehmung eines Signals durch spezifische Rezeptoren, gefolgt von Signaltransduktion, Amplifikation und Integration, und endet in einer biologischen Antwort.

Rezeptoren befinden sich an der Zelloberfläche oder im Zellinneren. Nach der Bindung oder Aktivierung lösen sie kaskadische Reaktionen aus, in denen sekundäre Botenstoffe wie cAMP, Ca2+, IP3 oder DAG entstehen. Diese Second Messenger beeinflussen Enzyme, Transporter und Transkriptionsfaktoren und können die Zelle je nach Kontext rasch oder nachhaltig verändern.

Man unterscheidet verschiedene Signalübertragungswege: endokrine Signale (über Hormone im Blut zu entfernten Zellen), parakrine Signale (Signale zwischen benachbarten Zellen), autokrine Signale (Zelle wirkt auf sich selbst) und juxtakrine Signale (Kontaktabhängige Signale). Wichtige Signalwege sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, rezeptor-tyrosin-kinase-Systeme, Ionenkanäle und RAS/MAPK- sowie PI3K/AKT-Kaskaden.

Die resultierenden Effekte reichen von schnellen Änderungen der Stoffwechselaktivität über modifizierte Zellmigration bis hin zu Veränderungen der Genexpression und langfristigen Entscheidungen wie Proliferation, Differenzierung oder Apoptose.

In der Medizin und Biotechnologie sind Signalwirkungen zentral für Pharmakologie, Diagnostik und Therapieentwicklung. Die Quantifizierung erfolgt oft durch Dosis-Wirkungs-Beziehungen, EC50-Werte und Kinase-Aktivitätsmessungen. Fehlregulationen von Signalwirkungen spielen eine zentrale Rolle bei vielen Krankheiten.