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Kompaktlexikon der Biologie: Signaltransduktion

Signaltransduktion, allg. Bez. für Mechanismen, die der Weiterleitung von Information über die Zellmembran hinweg ins Zellinnere dienen. Grundsätzlich werden bei der S. einer oder mehrere second messenger gebildet, die das ankommende Signal umcodieren, verstärken und seine Weiterleitung ermöglichen. Innerhalb der Zellen existieren mehrere Transduktionssysteme, die untereinander verbunden sind, sodass ein großes Spektrum an möglichen Reaktionen für die Weiterverarbeitung unterschiedlicher Signale bereitsteht. Bei allen Transduktionssystemen spielen Proteinkinasen eine wichtige Rolle. Die durch sie katalysierte Phosphorylierung kann je nach Substrat z.B. dazu führen, dass Ionenkanäle geöffnet oder geschlossen werden, Proteine aggregieren oder in ihre Einzelkomponenten zerfallen, Enzyme aktiviert oder blockiert werden, Transkriptionsfaktoren an die DNA andocken oder sich lösen.

Das wohl am längsten bekannte Transduktionssystem ist das cAMP-PKA-System, das u.a. die Wirkung von Peptidhormonen wie Glucagon, Adrenalin (wenn es an α2- oder β-Rezeptoren bindet), Follikel stimulierendem Hormon und luteinisierendem Hormon sowie somatotropem Hormon vermittelt (zum Reaktionsablauf Hormone). Es gehört zu den Systemen der S., an deren Reaktionen G-Proteine beteiligt sind, second messenger ist cAMP (Adenosinphosphate) und die zuständige Proteinkinase ist die Proteinkinase A (PKA).

Komplexer ist das PI-PKC-System. Es vermittelt die S. z.B. von somatotropem Hormon und Prolactin bei sich teilenden Zellen sowie diejenige von Adiuretin, Adrenalin (wenn es an α1-Rezeptoren bindet), Acetylcholin (an muscarinergen Synapsen), bei der Stimulation von T-Zellen sowie der Thrombocyten durch Thrombin und bei der Aktivierung der Eizelle während der Befruchtung. Auch hier wird die Wirkung zuerst durch ein G-Protein vermittelt, das nun aber eine Phospholipase C aktiviert, die ihrerseits aus Phosphatidylinositolbisphosphat durch Spaltung die beiden second messenger IP3 (Inositolphosphate) und Diacylglycerol bildet. Diese aktivieren wiederum eine Proteinkinase, die Proteinkinase C (PKC).

Die PKC kann auch über einen Insulinrezeptor (vermittelt die Wirkung von Insulin sowie vieler Wachstumsfaktoren), der die Information über Transmembran-Tyrosinkinasen in die Zelle bringt, aktiviert werden. Bei fast allen S.-Systemen sind Ca2+-Ionen als intrazelluläre Messenger beteiligt und in vielen Fällen außer den G-Proteinen auch Calmodulin und Transkriptionsfaktoren. ( vgl. Tab. )



Signaltransduktion: Signale und Signaltransduktion. Eine Übersicht

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