Η μεταγωγή σήματος στη βιολογία είναι ένας κυτταρικός μηχανισμός. Μετατρέπει ένα ερέθισμα σε απόκριση στο κύτταρο. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει δύο στάδια:
- Ένα σηματοδοτικό μόριο προσκολλάται σε μια πρωτεΐνη υποδοχέα στην κυτταρική μεμβράνη.
- Ένας δεύτερος αγγελιοφόρος μεταδίδει το σήμα στο κύτταρο και μια αλλαγή λαμβάνει χώρα στο κύτταρο.
Έτσι, η μεταγωγή σήματος ξεκινά με ένα σήμα σε έναν κυτταρικό υποδοχέα και καταλήγει σε μια αλλαγή στη λειτουργία του κυττάρου. Σε κάθε βήμα, το σήμα μπορεί να ενισχυθεί. Έτσι, ένα μόριο σηματοδότησης μπορεί να προκαλέσει πολλές αποκρίσεις.
Οι υποδοχείς βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη, με ένα μέρος του υποδοχέα έξω και ένα μέρος μέσα στο κύτταρο. Το χημικό σήμα συνδέεται με το εξωτερικό τμήμα του υποδοχέα, αλλάζοντας το σχήμα του. Αυτό προκαλεί ένα άλλο σήμα στο εσωτερικό του κυττάρου. Ορισμένοι χημικοί αγγελιοφόροι, όπως η τεστοστερόνη, μπορούν να περάσουν από την κυτταρική μεμβράνη και να συνδεθούν απευθείας με υποδοχείς στο κυτταρόπλασμα ή στον πυρήνα.
Μερικές φορές υπάρχει ένας καταρράκτης σημάτων μέσα στο κύτταρο. Με κάθε βήμα του καταρράκτη, το σήμα μπορεί να ενισχυθεί, οπότε ένα μικρό σήμα μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη απόκριση. Τελικά, το σήμα δημιουργεί μια αλλαγή στο κύτταρο, είτε στην έκφραση του DNA στον πυρήνα είτε στη δραστηριότητα των ενζύμων στο κυτταρόπλασμα.
Τις περισσότερες φορές, πρόκειται για διατεταγμένες αλληλουχίες βιοχημικών αντιδράσεων στο εσωτερικό του κυττάρου. Αυτές πραγματοποιούνται από ένζυμα και συνδέονται μέσω δεύτερων αγγελιοφόρων. Έτσι παράγεται μια "οδός δεύτερου αγγελιοφόρου". Αυτά τα πράγματα συμβαίνουν συνήθως γρήγορα, μερικές φορές πολύ γρήγορα. Μπορεί να διαρκέσουν από χιλιοστά του δευτερολέπτου (στην περίπτωση της ροής ιόντων) έως ημέρες για την έκφραση γονιδίων.
Ο αριθμός των πρωτεϊνών και άλλων μορίων που συμμετέχουν αυξάνεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Έτσι, αναπτύσσεται ένας "καταρράκτης σημάτων" και ένα σχετικά μικρό ερέθισμα μπορεί να προκαλέσει μια μεγάλη απόκριση.
Στα βακτήρια και σε άλλους μονοκυτταρικούς οργανισμούς, οι διεργασίες μεταγωγής που διαθέτει ένα κύτταρο περιορίζουν τον αριθμό των τρόπων με τους οποίους μπορεί να ανταποκριθεί στο περιβάλλον του. Στους πολυκυτταρικούς οργανισμούς, πολλές διαφορετικές διαδικασίες μεταγωγής σήματος χρησιμοποιούνται για τον συντονισμό της συμπεριφοράς των μεμονωμένων κυττάρων. Με αυτόν τον τρόπο οργανώνεται η λειτουργία του οργανισμού στο σύνολό του. Όσο πιο πολύπλοκος είναι ο οργανισμός, τόσο πιο πολύπλοκο ρεπερτόριο διαδικασιών μεταγωγής σήματος πρέπει να διαθέτει ο οργανισμός.
Έτσι, η ανίχνευση τόσο του εξωτερικού όσο και του εσωτερικού περιβάλλοντος σε κυτταρικό επίπεδο βασίζεται στη μεταγωγή σήματος. Πολλές διεργασίες ασθενειών, όπως ο διαβήτης, οι καρδιακές παθήσεις, η αυτοανοσία και ο καρκίνος, οφείλονται σε ελαττώματα των μονοπατιών μεταγωγής σήματος. Αυτό αναδεικνύει την κρίσιμη σημασία της μεταγωγής σήματος στη βιολογία και την ιατρική.
Αυτά τα συστήματα επικοινωνίας μεταξύ των κυττάρων είναι εξαιρετικά αρχαία και απαντώνται σε όλα τα μεταζόα.
