Rezeptoren und Signaltransduktion

Einzeller reagieren auf gewisse Stoffe in ihrer Umgebung, sie können z. B. Lockstoffe einer anderen Zelle wahrnehmen und sich darauf zu bewegen (Chemotaxis); sie benötigen jedoch keine hoch entwickelte Signalübermittlung. Jede Zelle eines mehrzelligen Organismus hat hingegen als Teil eines größeren Ganzen zu wirken. Die Ausbildung dieses komplexen Organisationszustands während der Ontogenese und dessen Aufrechterhaltung im adulten Organismus verlangen entsprechend komplexe Systeme der Signalübermittlung. Als Mittel zur interzellulären Kommunikation sezernieren die Zellen spezialisierte Botenstoffe. Diese Signalmoleküle (Hormone und Mediatoren) binden an spezifische Rezeptoren, d. h. Transmembranproteine oder seltener intrazelluläre Proteine der Zielzellen. Die Wechselwirkung mit dem Signalstoff führt zu einer Konformationsänderung des Rezeptorproteins, die im Zellinnern über Signalkaskaden von Enzymaktivierungen und sekundären Botenstoffen (Second messengers) die spezifische Reaktion der Zielzelle auslöst. Intensität, Dauer und Ort der Signale bestimmen die Reaktionen der Zielzelle. Die intrazelluläre Signaltransduktion wird am treffendsten als ein regulatorisches Netzwerk in Raum und Zeit beschrieben, das bestimmte zelluläre Vorgänge durch jeweilige Integration zahlreicher positiver und negativer Signale steuert. Auf ähnliche Weise, wie ein regulatorisches Netzwerk jede einzelne Zelle kontrolliert, steuern übergeordnete Signalnetzwerke den Gesamtorganismus.