signaltransduktionen

Signaltransduktion bezeichnet die Gesamtheit der molekularen Mechanismen, durch die Zellen Signale empfangen, weiterleiten und in eine passende Reaktion umsetzen. Ziel ist die Regulation von Funktionen wie Wachstum, Differenzierung, Stoffwechsel und Überleben.

Der Prozess beginnt meist mit der Bindung eines Signalmoleküls (Ligand) an einen Rezeptor an der Zelloberfläche oder im Zellinneren. Dieser initiale Kontakt löst eine Signalkaskade aus, oft über sekundäre Botenstoffe (Second Messenger) und eine Reihe von Protein-Kinasen, -Phosphatasen oder Transkriptionsfaktoren, wodurch die Aktivität verschiedener Zielproteine verändert wird.

Zu den Membranrezeptoren gehören G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), rezeptortyrosinkinase (RTKs), Ionkanalrezeptoren und weitere wie Notch oder JAK-STAT-Systeme. Intrazelluläre Rezeptoren reagieren direkt auf lipophile Signale, zum Beispiel Steroide, und regulieren oft die Genexpression.

Wesentliche Eigenschaften der Signaltransduktion sind Signalverstärkung, Spezifität, Integration verschiedener Signale und zeitliche Dynamik. Die Regulation erfolgt durch Feedbackmechanismen, Desensitivierung und Abbau von Signalproteinen sowie räumliche Trennung in Zellsubkompartments.

Bekannte Signalwege umfassen den cAMP/PKA-Weg, Calcium/Calmodulin, IP3/DAG, MAPK/ERK und PI3K–Akt, sowie JAK–STAT und Notch. Durch diese Wege werden zelluläre Antworten wie Genexpression, Stoffwechseländerungen und Zellzykluskontrolle vermittelt.

Störungen der Signaltransduktion tragen zu Krankheiten wie Krebs, Diabetes oder neurodegenerativen Störungen bei. Das Verständnis dieser Netzwerke unterstützt Ansätze in der Pharmazie und Biotechnologie.