Was ist Zellsignalisierung?

Zellen nutzen verschiedene Signalisierungsmechanismen, um spezifische Aktionen innerhalb und zwischen Zellen zu koordinieren. Interzelluläre Signalisierung bezieht sich auf die Kommunikation zwischen Zellen. Hier sezerniert eine Zelle ein erstes Signalmolekül, einen Liganden, um Reaktionen in den Zielzellen auszulösen.

Nach Ligandenbindung folgt die Intrazellulärsignalisierung, also wie ein Signal im Zellinneren verarbeitet wird. In einigen Bakteriengemeinschaften tritt eine Art interzelluläre Signalisierung auf, die Quorum Sensing genannt wird, bei der die Zellen einer Gemeinschaft gemeinsam reagieren, sobald die Konzentration eines Signalliganden eine kritische Schwelle erreicht hat. Bei Eukaryoten zielt der Ligand manchmal auf die Zelle, die ihn freigab, die so genannte autokrine Signalisierung.

Wenn der Ligand benachbarte Zellen angreift, spricht man von einer parakrinen Signalisierung. Zwischen zwei sich berührenden Zellen gibt es eine weitere Kommunikationsart, die kontaktabhängige Signalisierung. Das Signal geht direkt von einer Zelle zur anderen über Lückenübergänge in Tierzellen oder in Pflanzenzellen, die durch Plasmodesmaten verbunden sind.

Multizelluläre Organismen benötigen oft Zellen in einem Körperteil, um mit Zellen in einem anderen Körperteil zu kommunizieren. Dazu setzen sie Liganden in den Blutkreislauf frei, ein als endokrine Signalisierung bezeichneter Prozess. Im Nervensystem nutzen Neuronen eine bestimmte Signalform, die sich auf spezielle Strukturen stützt, die sogenannten Synapsen.

Hier treten die Zellen nicht in Kontakt, sondern setzen Neurotransmitter und andere Moleküle frei, um mit unseren Zielzellen zu kommunizieren. Innerhalb der Zelle wird das ursprüngliche Signal oft umgewandelt, wenn die Aktivierung von Rezeptoren eine Ereigniskette auslöst, also eine Signalkaskade. Die Signalisierung beinhaltet daher oft die Signalerkennung, Zwischenschritte, die das Signal umsetzen, und ein endgültiges Ziel, das eine Antwort von einer Zelle hervorruft, wie z. B. die Regulierung der Genexpression.