Die Zytokin-Signalgebung ist ein wichtiger Bestandteil der Regulation des menschlichen Körpers. Die meisten Zytokine sind zellsekretierte Proteine aus Gliazellen im Nervensystem und werden für die intrazelluläre Signalübertragung benötigt. Die meisten Zytokine sind lokale Regulatoren, die Lymphozyten alarmieren und aktivieren. Einige Zytokin-Signalwege beinhalten Hormone wie Wachstumshormone und Leptin, das Hormon, das die Fettspeicherung steuert.
Das Immunsystem ist auf Zytokinsignale angewiesen, um den menschlichen Körper gesund zu halten. Makrophagen und dendritische Zellen verschlingen Fremdpartikel und senden ein Zytokinsignal an nahe gelegene ruhende Lymphozyten. Die Rezeptoren auf den Lymphozyten erkennen das Signal und aktivieren. Diese Zellen sind darauf spezialisiert, bestimmte Antigene zu erkennen. Die Kombination der Makrophagen und die Aktivierung von Lymphozyten durch Zytokin-Signale tragen dazu bei, den Körper in der Homöostase – oder im richtigen inneren Gleichgewicht – zu halten.
Einige Zytokinsignale sind nicht lokal, sondern wandern über weite Strecken durch den Körper. Diese Zytokine werden manchmal als Hormone klassifiziert. Diese Klassifizierung ändert sich jedoch, da Zytokine nicht von Drüsen sezerniert werden. Stattdessen werden sie von Gliazellen des Nervensystems sezerniert. Diese Wachstumshormone sind für die Embryonalentwicklung unerlässlich.
Zytokine binden an Rezeptoren auf Zielzellen und aktivieren eine Kaskade interzellulärer Signale. Der häufigste dieser Wege ist die Proteinkinase-Transduktionskaskade. Nachdem das Zytokin an den in der Zellmembran eingebetteten Rezeptor bindet, werden inaktive Proteinkinasen durch einen als Phosphorylierung bekannten Prozess aktiviert.
Das Phosphat wird von einem Adenosintriphosphat (ATP)-Molekül entfernt und an die inaktive Proteinkinase gebunden. Diese nun aktive Proteinkinase phosphoryliert ein anderes inaktives Proteinkinasemolekül. Die Kaskade setzt sich fort und verstärkt das Signal währenddessen. Schließlich erreicht das Signal ein Protein, das eine zelluläre Antwort hervorruft.
Eine weitere interzelluläre Reaktion, die durch Zytokin-Signalgebung aktiviert werden kann, ist ein G-Protein-Signalweg. Das Zytokin bindet an den G-Protein-gekoppelten Rezeptor auf der Außenseite der Zelle, und ein Guanosindiphosphat (GDP)-Molekül wird phosphoryliert. Dadurch wird ein Enzym aktiviert, das die zelluläre Antwort steuert.
Die Zytokin-Signalübertragung kann gehemmt werden. Kompetitive Inhibitoren können an den Rezeptor auf der Zielzelle des Zytokins binden. Die meiste Unterdrückung der Zytokin-Signalgebung ist das Ergebnis einer Rückkopplungshemmung. Wenn das Produkt des Weges überwältigend wird, blockiert es die Bindung des Zytokins an den Rezeptor. Dadurch wird der Pfad geschlossen und es wird kein Produkt mehr erstellt.