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Lexikon der Biologie: Zellkommunikation

Zellkommunikation w, interzelluläre Kommunikation, Signalaustausch zwischen Zellen. Sie findet während der Entwicklung (z.B. bei Induktion und Musterbildung; Embryonalentwicklung), aber auch im fertigen Organismus (z.B. an Synapsen im Nervensystem, zwischen Zellen des Immunsystems usw.) statt. Innerhalb kleiner Zellgruppen erfolgt die Kommunikation häufig durch direkten Zell-Zell-Kontakt (junctions). Spezialisierte Kontakte in der Plasma-Membran ermöglichen den Austausch kleiner Moleküle und die Kommunikation von Stoffwechselreaktionen. Spezifische Substanzen, die von Signalzellen gebildet werden, lösen nur in solchen Zielzellen eine spezifische Reaktion aus, die für die Signalmoleküle entsprechende Rezeptoren (in der Zelloberflächen-Membran, z.B. für Peptidhormone, oder im Zellplasma, z.B. für Steroidhormone) besitzen. Extrazelluläre Signale werden so in spezifische zelluläre Reaktionen umgewandelt. Man kennt 3 Hauptgruppen von Zelloberflächen-Rezeptoren: Ionenkanalrezeptoren (die sich als Antwort auf die Bindung von Neurotransmittern kurzfristig öffnen oder schließen), G-Protein gekoppelte Rezeptoren (die membrangebundene Enzyme oder Ionenkanäle mit Hilfe von G-Proteinen kurzfristig aktivieren oder inhibieren) und katalytische Rezeptoren (die selber katalytisch wirken oder mit Enzymen assoziiert sind). – Als Informationsüberträger dienen 1) von Zellen abgegebene diffusible Stoffe im interzellulären Raum (z.B. Acetylcholin im synaptischen Spalt; Acetylcholinrezeptor, Synapsen [Abb.]) oder direkt über gap-junctions elektrisch gekoppelter Zellen (Ionen, kleine Moleküle); 2) Stoffe, die mit dem Zirkulationssystem (Blutgefäßsystem) im Körper verteilt werden (z.B. Hormone); 3) zellgebundene Oberflächenmoleküle (z.B. bei der Kontaktinhibition von Fibroblasten oder bei der Zelladhäsion); 4) hochmolekulare Stoffe im Interzellularraum, z.B. in Basallamina von Epithelien (z.B. bei der Organbildung). Das Zusammenspiel verschiedener Signalkaskaden Signaltransduktion ermöglicht der Zelle, die Information vieler Signale aufeinander abzustimmen. – Bei Pflanzen wurden in den letzten Jahren auch Transkriptionsfaktoren nachgewiesen, die zum Teil über große Strecken wandern und die Differenzierung im Zielgewebe steuern (z.B. der Faktor knotted, der an der Steuerung der Meristemaktivität beteiligt ist). Connexine, Quorum sensing, Tropismus, Zelldifferenzierung, Zell-Zell-Erkennung.

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