signaltransduktionskaskader

Signaltransduktionskaskaden sind Abfolgen biochemischer Reaktionen in der Zelle, die durch extrazelluläre Signale ausgelöst werden und zelluläre Antworten steuern. Typischerweise beginnt eine Kaskade mit der Bindung eines Liganden an einen Rezeptor, woraufhin eine Signalkaskade in Gang gesetzt wird. Häufig handelt es sich um Proteinkinase-Kaskaden, in denen eine Kinase eine weitere Kinase phosphoryliert und so die Signalweitergabe verstärkt. Eine zentrale Eigenschaft ist die Amplifikation: Schon geringe Signale führen über mehrere Phosphorylierungsstufen zu einer größeren Reaktion.

Es gibt verschiedene Typen von Signaltransduktionskaskaden. Beispiele sind die MAPK-Kaskade (Ras–Raf–MEK–ERK), die cAMP/PKA-Kaskade über GPCRs, sowie die PI3K/AKT-Signalbahn, die Wachstum, Überleben und Metabolismus beeinflusst. Calcium-Signale über IP3/DAG stellen eine weitere Gruppe dar, bei der Sekundärbotenstoffe Konformations- und Aktivitätsänderungen bewirken.

Charakteristisch sind Spezifität und Kontextabhängigkeit der Antworten, die durch Substratspezifität, räumliche Lokalisierung, Scaffold-Proteine und zeitliches Feedback bestimmt werden. Negative Feedback-Schleifen, Phosphatasen und GTPasen ermöglichen Feinabstimmung. Fehlregulationen von Signaltransduktionskaskaden treten häufig in Krebs, Diabetes, Entzündungen und neurodegenerativen Erkrankungen auf.

Darüber hinaus umfassen Signaltransduktionskaskaden auch nicht-kinasebasierte Mechanismen, die über sekundäre Botenstoffe oder Transkriptionsfaktoren wirken. In der modernen Biologie werden sie oft als Netzwerke beschrieben, in denen Signale kontextabhängig in zelluläre Antworten umgesetzt werden.