Umożliwia odbieranie przez komórkę sygnałów z zewnątrz i odpowiadanie na te sygnały poprzez aktywację w komórce istniejącego już białka lub jego syntezę. Komórki porozumiewają się za pomocą różnorodnych cząsteczek sygnałowych, które są rozpoznawane przez określone receptory.
Istnieją następujące sposoby przesyłania informacji przez komórki:
– sygnalizacja endokrynna poprzez hormony wydzielane do krwi i przez nią przenoszone;
– sygnalizacja parakrynna przez cząsteczki sygnałowe dyfundujące w środowisku międzykomórkowym na niewielkie odległości (np. histamina w odczynie zapalnym, czynniki wzrostu);
– sygnalizacja nerwowa – za pośrednictwem impulsów elektrycznych;
– sygnalizacja oparta na kontakcie bezpośrednim, polegająca na przekazywaniu cząsteczek sygnałowych przez stykające się komórki (ważna zwłaszcza w rozwoju embrionalnym).
Cząsteczki sygnałowe wiążą się ze ściśle określonymi receptorami. Duże, hydrofilowe cząsteczki białka (np. hormony białkowe) łączą się z receptorami zlokalizowanymi w błonie komórkowej. Związanie takiej cząsteczki sygnałowej powoduje w receptorze zmianę zapoczątkowującą kaskadę wewnątrzkomórkowych reakcji sygnalizacyjnych, w których uczestniczą różne wtórne cząsteczki sygnalizacyjne (np. cAMP, białko Ras, Ca2+ enzymy – m.in. kinazy białkowe). Ostatecznie odpowiedzią komórki mogą być zmiany ekspresji genów, wpływające na tempo wzrostu i podziału, zmiany metabolizmu lub ruchliwości. Małe cząsteczki, cząsteczki hydrofobowe (np. hormony steroidowe), tyroksyna dyfundują przez błonę i wiążą się z receptorami zlokalizowanymi w cytozolu lub w jądrze. Receptory te, będące białkami regulatorowymi genów, po związaniu np. z hormonem steroidowym uaktywniają się i wiążą z DNA, czego efektem jest wpływ na transkrypcję określonego genu i jego ekspresja.
Ważnymi cząsteczkami sygnałowymi są cytokiny, będące drobnocząsteczkowymi białkami, które działają lokalnie na komórki uczestniczące w odpowiedzi immunologicznej, a także inne komórki organizmu.
Istnieje kilka typów receptorów błonowych, np.:
– receptory jonotropowe (związane z kanałami jonowymi) – po przyłączeniu do nich neuroprzekaźnika następuje otwarcie kanału dla określonych jonów, jak: Na+, K+, Ca2+, Cl–;
– receptory metabotropowe (związane z tzw. białkami G – białka G współdziałają z GTP) – wpływają na aktywność enzymów np. poprzez cykliczny AMP (cAMP) albo powodują otwarcie kanałów jonowych;
– receptory katalityczne – współpracują często z kinazami białkowymi – ich połączenie z cząsteczką sygnałową uruchamia całą kaskadę fosforylacji kolejnych kinaz.
Efektem zaburzeń w przekazywaniu i odbieraniu sygnałów mogą być zaburzenia w metabolizmie organizmu, powstanie nowotworu, niekontrolowana śmierć komórek (apoptoza), zaburzenia w różnicowaniu się komórek podczas ich rozwoju.