เส้นทางการส่งสัญญาณส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการจับกันของโมเลกุลส่งสัญญาณที่เรียกว่าลิแกนด์กับตัวรับที่กระตุ้นเหตุการณ์ภายในเซลล์ การจับกันของโมเลกุลส่งสัญญาณกับตัวรับทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของตัวรับ ซึ่งเรียกว่าการกระตุ้นตัว รับ ลิแกนด์ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลที่ละลายได้จากตัวกลางภายนอกเซลล์ซึ่งจับกับตัวรับบนพื้นผิวเซลล์ซึ่งรวมถึงปัจจัยการเจริญเติบโตไซโตไคน์และสารสื่อประสาทส่วนประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์เช่นไฟโบรเนกตินและไฮยาลูโรแนนก็สามารถจับกับตัวรับดังกล่าวได้เช่นกัน ( อินทิกรินและCD44ตามลำดับ) นอกจากนี้ โมเลกุลบางชนิด เช่นฮอร์โมนสเตียรอยด์ละลายได้ในไขมัน ดังนั้นจึงสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อไปถึงตัวรับในไซโตพลาสซึมหรือนิวเคลียสได้^{[ 9 ]}ในกรณีของตัวรับฮอร์โมนสเตียรอยด์ การกระตุ้นจะนำไปสู่การจับกับบริเวณโปรโมเตอร์ของยีนที่ตอบสนองต่อสเตียรอยด์^{[ 10 ]}

การจำแนกประเภทของโมเลกุลส่งสัญญาณไม่ได้คำนึงถึงลักษณะโมเลกุลของสมาชิกแต่ละคลาสเสมอไป ตัวอย่างเช่นสารให้กลิ่นจัดอยู่ในคลาสโมเลกุลที่หลากหลาย^{[ 11 ]}เช่นเดียวกับสารสื่อประสาท ซึ่งมีขนาดตั้งแต่โมเลกุลขนาดเล็ก เช่นโดปามีน^{[ 12 ]}ไปจนถึงนิวโรเปปไทด์เช่นเอนดอร์ฟิน [ ^{13 ] ยิ่ง}ไปกว่านั้น โมเลกุลบางชนิดอาจจัดอยู่ในคลาสมากกว่าหนึ่งคลาสได้ เช่นเอพิเนฟรินเป็นสารสื่อประสาทเมื่อถูกหลั่งโดยระบบประสาทส่วนกลางและเป็นฮอร์โมนเมื่อถูกหลั่งโดยต่อมหมวกไต^{[ 14 ]}

ตัวรับบางชนิด เช่นHER2สามารถกระตุ้นได้โดยไม่ขึ้นกับลิแกนด์เมื่อมีการแสดงออกมากเกินไปหรือเกิดการกลายพันธุ์ ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นอย่างต่อเนื่องของเส้นทาง ซึ่งอาจถูกหรืออาจไม่ถูกพลิกกลับโดยกลไกการชดเชย ในกรณีของ HER2 ซึ่งทำหน้าที่เป็นคู่หูในการสร้างไดเมอร์ของตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนัง อื่นๆ (EGFR) การกระตุ้นอย่างต่อเนื่องนำไปสู่การเพิ่มจำนวนมากเกินไปและมะเร็ง^{[ 15 ]}

การแพร่หลายของเยื่อฐานในเนื้อเยื่อของยูเมตาโซแอนหมายความว่าเซลล์ส่วนใหญ่ต้องการการยึดเกาะเพื่อความอยู่รอด ความต้องการนี้ทำให้เกิดการพัฒนาเส้นทางการส่งสัญญาณเชิงกลที่ซับซ้อน ทำให้เซลล์สามารถรับรู้ความแข็งของพื้นผิวได้ การส่งสัญญาณดังกล่าวส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบริเวณยึดเกาะเฉพาะที่ ซึ่งเป็นบริเวณที่ โครงสร้าง ไซโตสเกเลตัน ของ แอคติน ที่ จับกับอินทิกรินตรวจจับการเปลี่ยนแปลงและส่งต่อไปยังส่วนปลายน้ำผ่านYAP1 ^{[ 16} ] โมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์ ที่ขึ้นอยู่ กับแคลเซียมเช่นแคดเฮรินและซีเลคตินยังสามารถเป็นตัวกลางในการส่งสัญญาณเชิงกลได้^{[ 17 ]}รูปแบบเฉพาะของการส่งสัญญาณเชิงกลภายในระบบประสาทมีหน้าที่รับผิดชอบต่อการรับรู้เชิงกลได้แก่การได้ยินการสัมผัส การ รับ ^รู้ตำแหน่งของร่างกายและการทรงตัว^{[ 18 ]}

Cellular and systemic control of osmotic pressure (the difference in osmolarity between the cytosol and the extracellular medium) is critical for homeostasis. There are three ways in which cells can detect osmotic stimuli: as changes in macromolecular crowding, ionic strength, and changes in the properties of the plasma membrane or cytoskeleton (the latter being a form of mechanotransduction).^[19] These changes are detected by proteins known as osmosensors or osmoreceptors. In humans, the best characterised osmosensors are transient receptor potential channels present in the primary cilium of human cells.^[19][20] In yeast, the HOG pathway has been extensively characterised.^[21]

The sensing of temperature in cells is known as thermoception and is primarily mediated by transient receptor potential channels.^[22] Additionally, animal cells contain a conserved mechanism to prevent high temperatures from causing cellular damage, the heat-shock response. Such response is triggered when high temperatures cause the dissociation of inactive HSF1 from complexes with heat shock proteinsHsp40/Hsp70 and Hsp90. With help from the ncRNAhsr1, HSF1 then trimerizes, becoming active and upregulating the expression of its target genes.^[23] Many other thermosensory mechanisms exist in both prokaryotes and eukaryotes.^[22]

In mammals, light controls the sense of sight and the circadian clock by activating light-sensitive proteins in photoreceptor cells in the eye's retina. In the case of vision, light is detected by rhodopsin in rod and cone cells.^[24] In the case of the circadian clock, a different photopigment, melanopsin, is responsible for detecting light in intrinsically photosensitive retinal ganglion cells.^[25]

ตัวรับนอกเซลล์เป็นโปรตีนทรานส์เมมเบรนแบบบูรณาการและเป็นส่วนประกอบของตัวรับส่วนใหญ่ พวกมันทอดข้ามเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ โดยมีส่วนหนึ่งของตัวรับอยู่ด้านนอกและอีกส่วนหนึ่งอยู่ด้านใน การส่งสัญญาณเกิดขึ้นจากการจับกันของลิแกนด์กับบริเวณด้านนอกของตัวรับ (ลิแกนด์ไม่ได้ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์) การจับกันระหว่างลิแกนด์และตัวรับทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของส่วนด้านในของตัวรับ ซึ่งกระบวนการนี้บางครั้งเรียกว่า "การกระตุ้นตัวรับ" ส่งผลให้เกิดการกระตุ้นโดเมนเอนไซม์ของตัวรับหรือการเปิดเผยตำแหน่งการจับสำหรับโปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์อื่นๆ ภายในเซลล์ ซึ่งในที่สุดจะส่งสัญญาณผ่านไซโตพลาสซึม^{[ 26 ]} ใน เซลล์ ยูคาริโอตโปรตีนภายในเซลล์ส่วนใหญ่ที่ถูกกระตุ้นโดยปฏิกิริยาระหว่างลิแกนด์/ตัวรับจะมีกิจกรรมของเอนไซม์ ตัวอย่างเช่นไทโรซีนไคเนสและฟอสฟาเทสบ่อยครั้งที่เอนไซม์ดังกล่าวจะเชื่อมต่อกับตัวรับด้วยพันธะ โควาเลนต์ บางส่วนสร้างตัวส่งสัญญาณรองเช่นไซคลิก AMPและIP3ซึ่งตัวหลังจะควบคุมการปล่อยแคลเซียมที่เก็บสะสมภายในเซลล์เข้าสู่ไซโตพลาสซึม โปรตีนที่ถูกกระตุ้นอื่นๆ จะโต้ตอบกับอะแดปเตอร์ที่อำนวยความสะดวกในการโต้ตอบของโปรตีนส่งสัญญาณและการประสานงานของคอมเพล็กซ์ส่งสัญญาณที่จำเป็นต่อการตอบสนองต่อสิ่งเร้าเฉพาะ เอนไซม์และโปรตีนอะแดปเตอร์ต่างก็ตอบสนองต่อโมเลกุลตัวส่งสัญญาณรองต่างๆ^{[ 27 ]}

โปรตีนและเอนไซม์อะแดปเตอร์จำนวนมากที่ถูกกระตุ้นในกระบวนการส่งสัญญาณนั้นมีโดเมนโปรตีน เฉพาะ ที่จับกับโมเลกุลตัวกลางส่งสัญญาณทุติยภูมิจำเพาะ ตัวอย่างเช่น ไอออนแคลเซียมจะจับกับโดเมนEF hand ของ แคลโมดูลิน ทำให้แคลโมดูลินสามารถจับและกระตุ้นไคเนสที่ขึ้นอยู่กับแคลโมดูลินได้ PIP และฟอสโฟอิโนซิไทด์อื่นๆ ก็ทำเช่นเดียวกันกับโดเมน Pleckstrin homologyของโปรตีน เช่น โปรตีนไคเนสAKT

อินทิกริน

อินทิกรินถูกสร้างขึ้นโดยเซลล์หลากหลายชนิด พวกมันมีบทบาทในการยึดเกาะของเซลล์กับเซลล์อื่นและเมทริกซ์นอกเซลล์รวมถึงการส่งสัญญาณจากส่วนประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ เช่นไฟโบรเน กติน และคอลลาเจนการจับลิแกนด์กับโดเมนนอกเซลล์ของอินทิกรินจะเปลี่ยนโครงสร้างของโปรตีน ทำให้เกิดการรวมกลุ่มกันที่เยื่อหุ้มเซลล์เพื่อเริ่มต้นการส่งสัญญาณ อินทิกรินไม่มีกิจกรรมไคเนส ดังนั้นการส่งสัญญาณผ่านอินทิกรินจึงเกิดขึ้นผ่านโปรตีนไคเนสและโมเลกุลอะแดปเตอร์ภายในเซลล์หลายชนิด โดยมีตัวประสานงานหลักคืออินทิกริน-ลิงก์ไคเนส [ 40 ^{]ดังแสดง}ในภาพด้านข้าง การส่งสัญญาณอินทิกริน-RTK แบบร่วมมือกันจะกำหนดจังหวะเวลาของการอยู่รอดของเซลล์ การตายของเซลล์การแพร่กระจายและการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง

มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการส่งสัญญาณอินทิกรินในเซลล์เม็ดเลือดที่ไหลเวียนและเซลล์ที่ไม่ไหลเวียน เช่นเซลล์เยื่อบุผิวอินทิกรินของเซลล์ที่ไหลเวียนโดยปกติจะไม่อยู่ในสภาวะทำงาน ตัวอย่างเช่น อินทิกรินที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเม็ดเลือด ขาวที่ไหลเวียน จะอยู่ในสภาวะไม่ทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงการเกาะติดกับเซลล์เยื่อบุผิว พวกมันจะถูกกระตุ้นก็ต่อเมื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้า เช่น สิ่งเร้าที่ได้รับ ณ บริเวณที่มีการอักเสบในทำนองเดียวกัน อินทิกรินที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเกล็ดเลือด ที่ไหลเวียน โดยปกติจะไม่อยู่ในสภาวะทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดลิ่มเลือด เซลล์เยื่อบุผิว (ซึ่งไม่ไหลเวียน) โดยปกติจะมีอินทิกรินที่ทำงานอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ ช่วยรักษาการยึดเกาะที่มั่นคงกับเซลล์สโตรมาที่อยู่ด้านล่างซึ่งให้สัญญาณเพื่อรักษาการทำงานตามปกติ^{[ 41 ]}

ในพืช ยังไม่มีการระบุตัวรับอินทิกรินที่แท้จริงจนถึงปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม มีการเสนอโปรตีนที่คล้ายอินทิกรินหลายชนิดโดยอาศัยความคล้ายคลึงทางโครงสร้างกับตัวรับในสัตว์หลายเซลล์^{[ 42 ]}พืชมีไคเนสที่เชื่อมโยงกับอินทิกรินซึ่งมีโครงสร้างหลักคล้ายคลึงกับ ILK ในสัตว์มาก ในพืชต้นแบบทดลองArabidopsis thalianaยีนไคเนสที่เชื่อมโยงกับอินทิกรินตัวหนึ่งILK1ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญในการตอบสนองภูมิคุ้มกันของพืชต่อโมเลกุลสัญญาณจากเชื้อแบคทีเรียก่อโรค และความไวของพืชต่อเกลือและความเครียดจากออสโมซิส^{[ 43 ]}โปรตีน ILK1 มีปฏิสัมพันธ์กับตัวขนส่งโพแทสเซียมที่มีความสัมพันธ์สูงHAK5และกับเซนเซอร์แคลเซียม CML9 ^{[ 43 ] [ 44 ]}

ตัวรับภายในเซลล์ เช่นตัวรับนิวเคลียร์และตัวรับไซโตพลาสมิกเป็นโปรตีนที่ละลายได้ซึ่งอยู่เฉพาะในบริเวณของตนเอง สารที่จับกับตัวรับนิวเคลียร์โดยทั่วไปคือฮอร์โมนที่ไม่เป็นขั้ว เช่นฮอร์โมนสเตียรอยด์เทสโทสเตอ โรน และโปรเจสเตอโรนและอนุพันธ์ของวิตามินเอและดี ในการเริ่มต้นการส่งสัญญาณ สารที่จับกับตัวรับจะต้องผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยการแพร่แบบพาสซีฟ เมื่อจับกับตัวรับแล้ว สารที่จับกับตัวรับจะผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียสเข้าไปในนิวเคลียสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีน

ตัวรับนิวเคลียร์ที่ถูกกระตุ้นจะจับกับดีเอ็นเอที่ ลำดับองค์ประกอบ ตอบสนองต่อฮอร์โมน (HRE) ที่จำเพาะต่อตัวรับ ซึ่งตั้งอยู่ใน บริเวณ โปรโมเตอร์ของยีนที่ถูกกระตุ้นโดยสารประกอบฮอร์โมน-ตัวรับ เนื่องจากช่วยให้เกิดการถอดรหัสยีน จึงเรียกอีกอย่างว่าตัวเหนี่ยวนำการแสดงออกของยีนฮอร์โมนทั้งหมดที่ออกฤทธิ์โดยการควบคุมการแสดงออกของยีนมีกลไกการออกฤทธิ์สองประการ คือ ผลของมันจะเกิดขึ้นหลังจากช่วงเวลาที่ยาวนาน และผลของมันจะคงอยู่ต่อไปอีกนาน แม้ว่าความเข้มข้นของมันจะลดลงเหลือศูนย์แล้วก็ตาม เนื่องจากเอนไซม์และโปรตีนส่วนใหญ่ที่ทำหน้าที่ปิดใช้งานหรือยุติการจับของลิแกนด์กับตัวรับนั้นมีการหมุนเวียนค่อนข้างช้า

ตัวรับกรดนิวคลีอิกมีโดเมนจับกับดีเอ็นเอซึ่งประกอบด้วยนิ้วสังกะสีและโดเมนจับกับลิแกนด์ นิ้วสังกะสีช่วยให้การจับกับดีเอ็นเอมีความเสถียรโดยการยึดโครงสร้างฟอสเฟตของดีเอ็นเอไว้ ลำดับดีเอ็นเอที่ตรงกับตัวรับมักจะเป็นลำดับซ้ำแบบเฮกซาเมอร์ิกชนิดใดก็ได้ ลำดับเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกัน แต่ทิศทางและระยะห่างของพวกมันทำให้แตกต่างกัน โดเมนจับกับลิแกนด์ยังมีหน้าที่ในการทำให้เกิดไดเมอร์ของตัวรับกรดนิวคลีอิกก่อนการจับ และจัดเตรียมโครงสร้างสำหรับการกระตุ้นการถอดรหัสที่ใช้ในการสื่อสารกับกลไกการแปลโปรตีน

ตัวรับสเตียรอยด์เป็นกลุ่มย่อยของตัวรับนิวเคลียร์ที่ส่วนใหญ่อยู่ในไซโตพลาสซึม ในกรณีที่ไม่มีสเตียรอยด์ ตัวรับเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นคอมเพล็กซ์อะโพรีเซปเตอร์ซึ่งประกอบด้วย โปรตีนช่วย พับ (chaperone)หรือโปรตีนช็อกความร้อน (HSPs) โปรตีน HSPs มีความจำเป็นต่อการกระตุ้นตัวรับโดยช่วยให้โปรตีนพับตัวในลักษณะที่ลำดับสัญญาณที่ช่วยให้โปรตีนผ่านเข้าไปในนิวเคลียสสามารถเข้าถึงได้ ในทางกลับกัน ตัวรับสเตียรอยด์อาจยับยั้งการแสดงออกของยีนเมื่อโดเมนการกระตุ้นการถอดรหัสถูกซ่อนอยู่ กิจกรรมของตัวรับสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการฟอสฟอริเลชันของกรดอะมิโนซีรีนที่ปลาย N-terminal อันเป็นผลมาจากเส้นทางการส่งสัญญาณอีกเส้นทางหนึ่ง ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่าครอสทอล์ก (crosstalk )

ตัวรับกรดเรติโนอิกเป็นกลุ่มย่อยอีกกลุ่มหนึ่งของตัวรับในนิวเคลียส ตัวรับเหล่านี้สามารถถูกกระตุ้นได้ด้วยลิแกนด์ที่สังเคราะห์โดยต่อมไร้ท่อซึ่งเข้าสู่เซลล์โดยการแพร่ ลิแกนด์ที่สังเคราะห์จากสารตั้งต้นเช่นเรตินอลที่ถูกนำเข้าสู่เซลล์ผ่านทางกระแสเลือด หรือลิแกนด์ที่สังเคราะห์ขึ้นภายในเซลล์อย่างสมบูรณ์เช่น พรอ สตาแกลนดิน ตัวรับเหล่านี้ตั้งอยู่ในนิวเคลียสและไม่มีโปรตีน HSP อยู่ด้วย พวกมันจะยับยั้งยีนของตนเองโดยการจับกับลำดับดีเอ็นเอจำเพาะเมื่อไม่มีลิแกนด์มาจับ และในทางกลับกัน

ตัวรับภายในเซลล์บางชนิดของระบบภูมิคุ้มกันเป็นตัวรับไซโตพลาสมิกตัวรับ NOD-like (NLRs) ที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้อยู่ในไซโตพลาสซึมของ เซลล์ ยูคาริโอติก บางชนิด และมีปฏิสัมพันธ์กับลิแกนด์โดยใช้ โมทีฟ leucine-rich repeat (LRR) ที่คล้ายกับ TLRs โมเลกุลบางชนิด เช่นNOD2มีปฏิสัมพันธ์กับไคเนส RIP2ที่กระตุ้น การส่งสัญญาณ NF-κBในขณะที่โมเลกุลอื่นๆ เช่นNALP3มีปฏิสัมพันธ์กับแคสเปสที่ ก่อให้เกิดการอักเสบ และเริ่มต้นกระบวนการของไซโตไคน์ บางชนิด เช่นอินเตอร์ลิวคิน-1 β ^{[ 49 ] [ 50 ]}

การปล่อยไอออนแคลเซียมจากเอนโดพลาสมิกเรติคู ลัม เข้าสู่ไซโตโซลส่งผลให้เกิดการจับกับโปรตีนส่งสัญญาณซึ่งจะถูกกระตุ้น จากนั้นจะถูกกักเก็บไว้ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเรียบ^{[ 52 ]}และไมโตคอนเดรีย โปรตีนตัวรับ/ช่องไอออนแบบผสมสองชนิดควบคุมการขนส่งแคลเซียม ได้แก่ตัวรับInsP ที่ขนส่งแคลเซียมเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับอิโนซิทอลไตรฟอสเฟตที่ด้านไซโตโซล และตัวรับไรยาโนดีนซึ่งตั้งชื่อตามอัลคาลอยด์ไรยาโนดีนคล้ายกับตัวรับ InsP แต่มีกลไกป้อนกลับที่ปล่อยแคลเซียมออกมามากขึ้นเมื่อจับกับตัวรับนั้น ลักษณะของแคลเซียมในไซโตโซลหมายความว่ามันจะทำงานได้เพียงช่วงเวลาสั้นมาก ซึ่งหมายความว่าความเข้มข้นในสถานะอิสระนั้นต่ำมากและส่วนใหญ่จะจับกับโมเลกุลของออร์แกเนลล์เช่นแคลเรติคูลินเมื่อไม่ทำงาน^{[ 53 ]}

แคลเซียมมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการของเซลล์หลายอย่าง รวมถึงการหดตัวของกล้ามเนื้อ การปล่อยสารสื่อประสาทจากปลายประสาท และการเคลื่อนย้ายของเซลล์การกระตุ้นของแคลเซียมส่วนใหญ่เกิดขึ้นผ่านสามเส้นทางหลัก ได้แก่ เส้นทาง ตัวรับที่เชื่อมต่อกับโปรตีนจี (GPCR) เส้นทาง ตัวรับไทโรซีนไคเนส (RTK) และช่องไอออนแบบมีประตู แคลเซียมควบคุมโปรตีนทั้งโดยตรงและโดยอ้อมโดยการจับกับเอนไซม์ เช่น ไคเนสที่ขึ้นอยู่กับแคลโมดูลิน^{[ 54 ]}

โมเลกุลตัวกลางส่งสัญญาณตัวที่สองที่มีคุณสมบัติชอบไขมันนั้นได้มาจากไขมันที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ เอนไซม์ที่ถูกกระตุ้นโดยตัวรับที่ทำงานอยู่จะกระตุ้นไขมันเหล่านั้นโดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของมัน ตัวอย่างเช่นไดแอซิลกลีเซอรอลและเซราไมด์ โดยไดแอซิลกลีเซอ รอลมีความจำเป็นสำหรับการกระตุ้นโปรตีนไคเนสซี

ไนตริกออกไซด์ (NO) ทำหน้าที่เป็นสารสื่อประสาทรอง เนื่องจากเป็นอนุมูลอิสระที่สามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และส่งผลต่อเซลล์ใกล้เคียง NO ถูกสังเคราะห์จากอาร์จินีนและออกซิเจนโดยเอนไซม์NO synthaseและทำงานผ่านการกระตุ้นเอนไซม์soluble guanylyl cyclaseซึ่งเมื่อถูกกระตุ้นแล้วจะสร้างสารสื่อประสาทรองอีกตัวหนึ่งคือ cGMP นอกจากนี้ NO ยังสามารถทำงานผ่านการดัดแปลงโปรตีนหรือโคแฟคเตอร์โลหะของโปรตีนด้วยพันธะโควาเลนต์ บางชนิดมีกลไกปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันและสามารถย้อนกลับได้ NO เป็นพิษในความเข้มข้นสูงและก่อให้เกิดความเสียหายในระหว่าง การเกิดโรค หลอดเลือดสมองแต่เป็นสาเหตุของการทำงานอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การคลายตัวของหลอดเลือด การ ตายของเซลล์ และการแข็งตัวของอวัยวะ เพศชาย

นอกจากไนตริกออกไซด์แล้ว สารที่ถูกกระตุ้นด้วยอิเล็กตรอนอื่นๆ ยังทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณในกระบวนการที่เรียกว่าการส่งสัญญาณรีดอกซ์ตัวอย่างเช่นซูเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์คาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์การส่งสัญญาณรีดอกซ์ยังรวมถึงการปรับเปลี่ยนการไหลของอิเล็กตรอนในโมเลกุลชีวภาพกึ่งตัวนำ ด้วย ^{[ 55 ]}

หัวข้อนี้มีจุดประสงค์เพื่ออธิบายโดยสังเขปถึงพัฒนาการบางประการในด้านภูมิคุ้มกันวิทยาในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ซึ่งเกี่ยวข้องกับขั้นตอนเริ่มต้นของการส่งสัญญาณผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และผลกระทบต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันวิทยา และท้ายที่สุดก็ส่งผลต่อความเข้าใจในสาขาอื่นๆ ของชีววิทยาของเซลล์ด้วย

เหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องเริ่มต้นด้วยการจัดลำดับสายโซ่เบาของโปรตีนไมอีโลมาซึ่งพบได้มากในปัสสาวะของผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งไมอีโลมาหลายชนิดการทดลองทางชีวเคมีเผยให้เห็นว่าโปรตีน Bence Jones เหล่านี้ประกอบด้วยโดเมนที่แยกจากกัน 2 โดเมน – โดเมนหนึ่งที่แตกต่างกันไปในแต่ละโมเลกุล (โดเมน V) และอีกโดเมนหนึ่งที่ไม่แตกต่างกัน (โดเมน Fc หรือบริเวณที่ตกผลึกได้ ) ^{[ 74 ]} การวิเคราะห์ลำดับบริเวณ V หลายลำดับโดย Wu และ Kabat ^{[ 75 ]}ระบุตำแหน่งภายในบริเวณ V ที่มีความแปรผันสูง และพวกเขาตั้งสมมติฐานว่าตำแหน่งเหล่านี้รวมกันในโปรตีนที่พับตัวเพื่อสร้างไซต์การจดจำแอนติเจน ดังนั้น ภายในระยะเวลาอันสั้น จึงมีการพัฒนารูปแบบที่น่าเชื่อถือสำหรับพื้นฐานระดับโมเลกุลของความจำเพาะทางภูมิคุ้มกัน และสำหรับการไกล่เกลี่ยการทำงานทางชีวภาพผ่านโดเมน Fc การตกผลึกของโมเลกุล IgG ตามมาในไม่ช้า^{[ 76 ]}ซึ่งยืนยันข้อสรุปที่ได้จากการจัดลำดับ และให้ความเข้าใจเกี่ยวกับความจำเพาะทางภูมิคุ้มกันในระดับความละเอียดสูงสุด

ความสำคัญทางชีววิทยาของการพัฒนาเหล่านี้ถูกสรุปไว้ในทฤษฎีการคัดเลือกโคลน^{[ 77 ]}ซึ่งระบุว่าเซลล์ Bมีตัวรับอิมมูโนโกลบูลินบนพื้นผิวซึ่งมีไซต์จับแอนติเจนที่เหมือนกับของแอนติบอดีที่เซลล์หลั่งออกมาเมื่อพบกับแอนติเจน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งโคลนเซลล์ B เฉพาะจะหลั่งแอนติบอดีที่มีลำดับที่เหมือนกัน ส่วนสุดท้ายของเรื่องราวคือแบบจำลองโมเสกของเหลว ของเยื่อหุ้มพลาสมาได้ให้ส่วนประกอบทั้งหมดสำหรับแบบจำลองใหม่สำหรับการเริ่มต้นการส่งสัญญาณ นั่นคือ การรวมตัวของตัวรับ

เบาะแสแรกของเรื่องนี้ได้รับจาก Becker et al ^{[ 78 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นว่าขอบเขตที่เบโซฟิล ของมนุษย์ —ซึ่ง อิม มูโนโกลบูลินอี (IgE) แบบไบวาเลนต์ทำหน้าที่เป็นตัวรับบนพื้นผิว—จะเกิดการปลดปล่อยสารออกมานั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของแอนติบอดีต่อ IgE ที่พวกมันสัมผัส และส่งผลให้เกิดการกระจายตัวของโมเลกุลบนพื้นผิวใหม่ ซึ่งจะไม่มีเมื่อ ใช้ ลิแกนด์ แบบโมโนวาเลน ต์ การสังเกตครั้งหลังนี้สอดคล้องกับการค้นพบก่อนหน้านี้โดย Fanger et al ^{[ 79 ]}การสังเกตเหล่านี้เชื่อมโยงการตอบสนองทางชีวภาพกับเหตุการณ์และรายละเอียดโครงสร้างของโมเลกุลบนพื้นผิวเซลล์ หลักฐานจำนวนมากเกิดขึ้นในไม่ช้าว่าการเกิดไดเมอไรเซชันของตัวรับเริ่มต้นการตอบสนอง (ทบทวนใน ^{[ 80 ]} ) ในเซลล์หลายประเภท รวมถึงเซลล์ B ด้วย

การสังเกตดังกล่าวทำให้เกิดการพัฒนาทางทฤษฎี (คณิตศาสตร์) หลายประการ ประการแรกคือแบบจำลองอย่างง่ายที่เสนอโดย Bell ^{[ 81 ]}ซึ่งแก้ปัญหาความขัดแย้งที่เห็นได้ชัด: การรวมกลุ่มก่อให้เกิดเครือข่ายที่เสถียร กล่าวคือ การจับกันนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้ ในขณะที่ความสัมพันธ์ของแอนติบอดีที่หลั่งโดยเซลล์ B เพิ่มขึ้นเมื่อการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันดำเนินไป ทฤษฎีพลวัตของการรวมกลุ่มบนพื้นผิวเซลล์บนเยื่อหุ้มลิมโฟไซต์ได้รับการพัฒนาโดยDeLisiและ Perelson ^{[ 82 ]}ซึ่งพบว่าการกระจายขนาดของกลุ่มเป็นฟังก์ชันของเวลา และการพึ่งพาความสัมพันธ์และวาเลนซ์ของลิแกนด์ ทฤษฎีต่อมาสำหรับเบโซฟิลและเซลล์มาสต์ได้รับการพัฒนาโดย Goldstein และ Sobotka และผู้ร่วมงานของพวกเขา^{[ 83 ] [ 84 ]}ทั้งหมดนี้มุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์รูปแบบการตอบสนองต่อปริมาณของเซลล์ภูมิคุ้มกันและความสัมพันธ์ทางชีวภาพ^{[ 85 ]}สำหรับบทวิจารณ์ล่าสุดเกี่ยวกับการรวมกลุ่มในระบบภูมิคุ้มกัน โปรดดู^{[ 86 ]}

การจับลิแกนด์กับตัวรับบนพื้นผิวเซลล์มีความสำคัญต่อการเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เข้าใจได้ดีที่สุดในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ตัวอย่างเช่น การตรวจจับและการตอบสนองต่อความเข้มข้นที่แตกต่างกันของแบคทีเรีย^{[ 87 ]}ซึ่งเป็นทฤษฎีทางคณิตศาสตร์แบบคลาสสิกที่ปรากฏใน^{[ 88 ]}สามารถดูรายงานล่าสุดได้ใน^{[ 89 ]}