細胞外環境信號經受體介導或直接通過質膜向胞內和核內傳導,並產生特定細胞效應的過程。高等生物細胞中,蛋白質或肽類、類固醇、核苷酸、脂肪酸衍生物、一氧化氮和鈣離子等都是體內重要的信號分子,其他化學性或物理性刺激也可啟動細胞的信號轉導(見圖)。多數胞外信號分子的特異受體是細胞表面的跨膜蛋白,分屬於酶偶聯、與G蛋白偶聯或與離子通道偶聯的受體傢族。活化受體的胞內通路通常需要在多層次上有銜接蛋白和激酶等的參與並以級聯方式依次活化,終產物活化後進入細胞核內,參與調節與細細胞性狀或行為相關的靶基因表達。絲裂原激活的蛋白激酶(MAPK)途徑是信號轉導級聯活化的典型代表。多種造血細胞生長因子啟動另一種簡潔的信號轉導通路,即由活化受體激活的JAK類激酶使胞質蛋白STAT(Signal Transducers and Activators of Transcription)修飾活化並直接入核成為轉錄因子,結合在靶基因位點上。以類固醇激素為代表的一類疏水性信號分子可以通過質膜的脂雙層結構進入細胞與胞內(或核內)受體結合,這類受體需要多種分子伴侶的依次參與以形成具有生物活性的構象並調控靶基因的表達。信號分子的信號轉導通常有多途徑參與,其效應可因細胞類別而異;不同轉導途徑間可相互影響;信號分子的胞內效應可因作用物的強度(濃度)和持續時間而異。信號轉導在多層次上的識別和修飾為擴大胞內效應及其調節的精確性起重要作用。

細胞信號轉導通路圖