Signalverstärkung durch Enzymkaskade

Signaltransduktionswege nutzen enzymatische Kaskaden, um extrazelluläre Signale zu verstärken.  

Zellen verwenden oft Kinase-Kaskaden, um viele nachgeschaltete Ziele zu phosphorylieren. Einige Rezeptoren auf der Zelloberfläche, wie z. B. Rezeptor-Tyrosinkinasen, haben zytosolische Domänen mit Kinaseaktivität.

Anderen Rezeptoren fehlt die intrinsische enzymatische Aktivität, sie regulieren aber direkt oder indirekt die Aktivität nachgeschalteter Enzyme.

In einer enzymatischen Kaskade nimmt die Anzahl der aktivierten Moleküle bei jedem Schritt zu, was zu einer erhöhten zellulären Reaktion mit wenigen Signalliganden führt.

Zum Beispiel besteht die MAP-Kinase-Kaskade aus einer Reihe von Kinasen, wie z. B. MAP-Kinase, MAP-Kinase-Kinase und MAP-Kinase-Kinase-Kinase-Kinase, die andere Kinasen phosphorylieren. Raf kann mehrere Moleküle von MEK phosphorylieren. Jedes aktivierte Molekül von MEK phosphoryliert mehrere Moleküle von ERK weiter.

Die ERKs phosphorylieren und aktivieren dann verschiedene Zielmoleküle, darunter Transkriptionsfaktoren und andere Kinasen, die das Zellwachstum und die Zellteilung fördern.