Transduktionssystem

Transduktionssystem bezeichnet in der Biologie ein Signaltransduktionssystem, das extrazelluläre Signale in zelluläre Antworten überträgt. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen Zellen und regulieren zentrale Prozesse wie Stoffwechsel, Zellwachstum, Differenzierung, Immunreaktionen und die Homöostase. Typisch besteht ein Transduktionsweg aus einem Sensor oder Rezeptor, einer Signalkaskade und einem Zielmechanismus, zum Beispiel der Änderung der Genexpression oder des Stoffwechsels.

Der Weg beginnt meist mit der Bindung eines Liganden an einen Rezeptor (etwa ein GPCR oder ein RTK). Die Aktivierung des Rezeptors setzt intrazelluläre Übermittler in Bewegung, darunter G-Proteine, Adapterproteine und Kinase-Kaskaden. Über Zweitmessstoffe wie cAMP, Calciumionen (Ca2+), IP3 und DAG werden Signale weiterverarbeitet. Die Kaskaden können Signale verstärken, miteinander verschalten und schließlich Zielproteine wie Transkriptionsfaktoren oder Metabolismus-Enzyme beeinflussen. Endpunkte sind häufig veränderte Genexpression, modifizierte Enzymaktivität oder veränderte Zellprozesse wie Proliferation, Differenzierung oder Überleben.

Beispiele umfassen der GPCR-gesteuerte cAMP/PKA-Weg, die RTK-gesteuerte Ras-Raf-MEK-ERK-Kaskade, PLC-/IP3/DAG-Signale sowie der JAK-STAT-Weg. Diese Pfade können unabhängig oder in Netzwerken kooperieren, um differenzierte zelluläre Antworten zu erzeugen.

Die Transduktionssysteme werden durch Phosphatasen, Feedbackmechanismen und negative Regulation kontrolliert. Dysregulation kann zu Erkrankungen wie Krebs, Stoffwechselstörungen oder Autoimmunerkrankungen beitragen. In Forschung und Medizin spielen daher Signalwege eine zentrale Rolle, und therapeutische Ansätze zielen oft auf Proteine dieser Kaskaden, etwa Kinasehemmer oder GPCR-targetierte Medikamente.