Was ist Zellensignalisierung?
Zellensignalisierung ist ein allgemeiner Begriff, der sich auf die vielen und unterschiedlichen Prozesse bezieht, durch die Aktivitäten zur Steuerung der Zellebene erzeugt, aufrechterhalten, verwendet und beendet werden. Ein wesentlicher Teil des Genoms eines Organismus kodiert im Allgemeinen für Proteine, die an Signalprozessen beteiligt sind, da die Zellsignalübertragung von der Entwicklung eines Organismus bis zur Reaktion auf verschiedene Reize innerhalb und außerhalb des Organismus eine Rolle spielt. Um die Bedeutung einer korrekten Signalübertragung zu verdeutlichen, können Defekte in einem einzelnen Signalweg in vielen Organismen Entwicklungsprobleme verursachen, die zur Kindersterblichkeit führen. Das meiste Signal findet zwischen den Zellen eines einzelnen Organismus statt, aber es kann manchmal zwischen Organismen verschiedener Spezies auftreten.
Das Signalisieren von Zellen kann auf viele verschiedene Arten erfolgen. Einige finden innerhalb einer einzelnen Zelle statt, ohne Rücksicht auf äußere Zellen. Die interzelluläre Kommunikation kann durch gleichzeitige Signalübertragung erfolgen, bei der zwei Zellen in direktem Kontakt Signale austauschen. parakrine Signalisierung, durch die Zellen über relativ kurze zelluläre Entfernungen kommunizieren; und endokrine Signalübertragung, durch die relativ voneinander entfernte Zellen kommunizieren. Zellen kommunizieren mit nicht benachbarten Zellen, indem sie Signalelemente in die nahe gelegene zelluläre Umgebung oder in das Blut abgeben. Ins Blut abgegebene Signale werden als Hormone bezeichnet und können signifikante Veränderungen in entfernten Zellen verursachen.
Die Erzeugung und Proliferation von Zellsignalen muss eng reguliert werden, so dass Signalwege selten so einfach sind wie "Zellulares Signal A bewirkt Effekt B." Darüber hinaus überlappen sich viele Signalisierungsprozesse erheblich, und es können viele verschiedene Signalisierungskomponenten erforderlich sein, um einen Effekt zu erzeugen. Zellensignalisierungsprozesse sind folglich üblicherweise in "Signalisierungspfaden" organisiert, die die vielen verschiedenen Signalisierungs- und Regelungskomponenten beschreiben, die zwischen dem oder den Anfangssignalen und dem oder den Endeffekten existieren. Unterschiede in den Signalwegen der Zellen können die Geschwindigkeit, Effizienz und Präzision des Signals beeinflussen. Dies ist wichtig, da ein Stimulus oder ein Signal manchmal sehr schnell einen starken Effekt auslösen muss, während es in anderen Fällen wichtiger ist, dass ein Stimulus eine Antwort auslöst, die der Stärke des Signals entspricht.
Es gibt verschiedene Methoden, mit denen Forscher die Zellsignalisierung untersuchen. Traditionelle Verfahren konzentrieren sich im Allgemeinen auf die Identifizierung und Beschreibung bestimmter Teile eines Zellsignalwegs. Eine mögliche Methode besteht darin, die Expression eines Gens zu verhindern, das im Verdacht steht, an einem Signalweg beteiligt zu sein, und die Auswirkungen zu beobachten. Ein anderer Ansatz zur Untersuchung von Zellsignalwegen umfasst einen biologischen Ansatz, der als Systembiologie bekannt ist. In der Systembiologie werden breite, verzweigte Signalwege analysiert, ihre emergenten Eigenschaften notiert und die Auswirkungen kleiner Veränderungen im gesamten System analysiert.