signaalpaden

Signaalpaden zijn netwerken van moleculaire stappen waarmee cellen signalen vanuit de omgeving of vanuit hun eigen binnenkant detecteren en omzetten in gerichte reacties. Een signaal begint meestal bij een receptor op het celoppervlak of in het cytoplasma, die een ligand of stimulus herkent. Zodra de receptor is geactiveerd, wordt het signaal via een reeks biochemische schakels doorgegeven aan binnenwaarts gelegen effectoren. Door fosforylering en andere modificaties kan een klein signaal worden versterkt en uiteindelijk leiden tot veranderingen in genexpressie, metabolisme of celgedrag. Signaalpaden tonen vaak redundantie en crosstalk, zodat de cel flexibel kan reageren op verschillende prikkels.

Belangrijke klassen signaalroutes zijn bijvoorbeeld receptor-tyrosinekinasen (RTK), G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR), ionkanalen en intracellulaire receptoren. Transductie omvat meestal een cascade van kinases en fosfatasen die een stap verder aktiveren, en eindigt bij transcriptiefactoren of andere effectoren. Second messengers zoals cAMP, Ca2+, IP3 en DAG spelen vaak een sleutelrol. Kenmerkend voor signaalpaden is amplificatie, specificiteit en feedbackregulatie die de duur en sterkte van de reactie bepalen.

Veel signaalpaden regelen processen zoals groei, differentiatie, metabolisme en immuunrespons. Voorbeelden zijn MAPK/ERK, PI3K-AKT-mTOR en JAK/STAT; Wnt, Notch en TGF-beta spelen een belangrijke rol in ontwikkeling en weefselhomeostase. Ontregeling van signaaltransductie is geassocieerd met ziekten zoals kanker, diabetes en neurodegeneratieve aandoeningen, en verschillende geneesmiddelen richten zich op receptoren of kinases in signaalpaden.

Signaalpaden vormen daarmee een fundamenteel concept in de biologie en geneeskunde, met onderzoek dat zich richt op het begrijpen van hun dynamiek, curatieve en diagnostische toepassingen en het ontwikkelen van gerichte therapieën die specifieke knooppunten in de netwerken moduleren.