La segnalazione cellulare è un termine generale che si riferisce ai numerosi e vari processi mediante i quali le comunicazioni che controllano le attività a livello cellulare vengono generate, mantenute, utilizzate e terminate. Una parte sostanziale del genoma di un organismo generalmente codifica per le proteine ??coinvolte nei processi di segnalazione, poiché la segnalazione cellulare è coinvolta in tutto, dallo sviluppo di un organismo alla risposta a vari stimoli all’interno e all’esterno dell’organismo. Per illustrare l’importanza di una corretta segnalazione, i difetti in una singola via di segnalazione possono, in molti organismi, causare problemi di sviluppo che portano alla mortalità infantile. La maggior parte dei segnali si verifica tra le cellule di un singolo organismo, ma a volte può verificarsi tra organismi di diverse specie.
La segnalazione cellulare può avvenire in molti modi diversi. Alcuni si svolgono all’interno di una singola cellula senza riguardo alle cellule esterne. La comunicazione intercellulare può avvenire attraverso la segnalazione juxtacrine, mediante la quale due cellule in segnali di scambio di contatto diretto; segnalazione paracrina, mediante la quale le cellule comunicano su distanze cellulari relativamente brevi; e segnalazione endocrina, mediante la quale comunicano cellule relativamente distanti tra loro. Le cellule comunicano con cellule non adiacenti rilasciando elementi di segnalazione nel vicino ambiente cellulare o nel sangue. I segnali rilasciati nel sangue sono indicati come ormoni e sono in grado di causare cambiamenti significativi nelle cellule distanti.
È necessario che la generazione e la proliferazione dei segnali cellulari siano strettamente regolate, quindi i percorsi di segnalazione sono raramente semplici come il “segnale cellulare A provoca l’effetto B.” Inoltre, molti processi di segnalazione si sovrappongono in modo significativo e possono essere necessari molti componenti di segnalazione diversi per generare un effetto. Di conseguenza, i processi di segnalazione cellulare sono comunemente organizzati in “percorsi di segnalazione” che descrivono le diverse componenti di segnalazione e regolazione esistenti tra il segnale o i segnali iniziali e l’effetto o gli effetti finali. Le differenze nei percorsi di segnalazione cellulare possono influenzare la velocità, l’efficienza e la precisione del segnale. Questo è importante, poiché a volte uno stimolo o un segnale deve essere in grado di indurre un effetto potente molto rapidamente, mentre in altri casi è più importante che uno stimolo induca una risposta che corrisponde all’intensità del segnale.
Esistono diversi metodi con cui i ricercatori studiano la segnalazione cellulare. I metodi tradizionali si concentrano generalmente sull’identificazione e sulla descrizione di parti particolari di un percorso di segnalazione cellulare. Un possibile metodo per farlo prevede la prevenzione dell’espressione di un gene sospettato di coinvolgimento in una via di segnalazione e l’osservazione degli effetti. Un altro approccio allo studio delle vie di segnalazione cellulare comporta un approccio biologico noto come biologia dei sistemi. Nella biologia dei sistemi vengono analizzati percorsi di segnalazione ampi e ramificati, si notano le loro proprietà emergenti e vengono analizzati gli effetti di piccole alterazioni nell’intero sistema.