Signaltransduktion

Als Signaltransduktion bzw. Signalüberführung, Signalübertragung oder Signalübermittlung werden in der Biochemie und Physiologie Prozesse bezeichnet, mittels derer Zellen zum Beispiel auf äußere Reize reagieren, diese umwandeln, als Signal in das Zellinnere weiterleiten und über eine Signalkette zum zellulären Effekt führen. An diesen Prozessen ist oft eine Vielzahl von Enzymen und sekundären Botenstoffen (Second Messenger) beteiligt – in einer Ebene oder auf mehreren nacheinander geschalteten Ebenen (Signalkaskade). Dabei kann das ursprüngliche Signal unter Umständen erheblich verstärkt werden (Signalamplifikation). Signale verschiedener Signalwege werden oft durch „Crosstalk“ im Zytoplasma oder im Zellkern aufeinander bezogen und integriert. Die Gesamtheit aller Signalwege in einem Zelltyp wird auch als dessen Signalnetzwerk bezeichnet. Signalnetzwerke sind plastisch und variieren z. B. in verschiedenen Entwicklungsstufen eines Organismus.

Signaltransduktionsvorgänge sind für einzellige Organismen von essentieller Bedeutung, um auf Veränderungen ihrer Umwelt beispielsweise durch Regulation des Stoffwechsels und der Genexpression reagieren zu können und das Überleben zu sichern. In mehrzelligen Organismen ist die zelluläre Signaltransduktion darüber hinaus ein wichtiger Schritt sowohl bei der Verarbeitung von Signalen, die über extrazelluläre Botenstoffe wie Hormone und Neurotransmitter mitgeteilt werden, als auch für die Aufnahme innerer (z. B. Blutdruck) und äußerer Reize (z. B. beim Sehen, Hören, Riechen). Wichtige biologische Prozesse, die wesentlich über Signaltransduktion reguliert werden, sind u. a. Gentranskription, Zellproliferation, Immunreaktion, Geruchsempfindung, Lichtwahrnehmung und Muskelkontraktion.