การถ่ายโอนสัญญาณ

ในเซลล์ การถ่ายโอนสัญญาณ หรือ การแปรสัญญาณ (signal transduction)
เป็นกระบวนการทางเคมีหรือทางกายภาพโดยเป็นลำดับการทำงาน/ลำดับเหตุการณ์ในระดับโมเลกุล ที่โมเลกุลส่งสัญญาณ (ปกติฮอร์โมนหรือสารสื่อประสาท) จะเริ่มการทำงาน/ก่อสภาพกัมมันต์ของหน่วยรับ ซึ่งในที่สุดมีผลให้เซลล์ตอบสนองหรือเปลี่ยนการทำงาน
โปรตีนที่ตรวจจับสิ่งเร้าโดยทั่วไปจะเรียกว่า หน่วยรับ (receptor) แม้ในบางที่ก็จะใช้คำว่า sensor ด้วย
ความเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการจับของลิแกนด์กับหน่วยรับ (คือการพบสัญญาณ) จะก่อลำดับการส่งสัญญาณ (signaling cascade) ซึ่งเป็นลำดับเหตุการณ์ทางเคมีชีวภาพตามวิถีการส่งสัญญาณ (signaling pathway)
เมื่อวิถีการส่งสัญญาณมากกว่าหนึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับกันและกัน นี่ก็จะกลายเป็นเครือข่าย เป็นการประสานการตอบสนองของเซลล์ บ่อยครั้งโดยเป็นการส่งสัญญาณแบบร่วมกัน
ในระดับโมเลกุล การตอบสนองเช่นนี้รวม
ความเปลี่ยนแปลงในการถอดรหัสหรือแปลรหัสยีน
การดัดแปลงอาศัยเอนไซม์หลังการแปลรหัส (post-translational modification) และการเปลี่ยนโครงรูปของโปรตีน
การย้ายตำแหน่งของโปรตีน
เหตุการณ์ระดับโมเลกุลเหล่านี้เป็นกลไกพื้นฐานในการควบคุมการเติบโตของเซลล์ การเพิ่มจำนวนเซลล์ เมแทบอลิซึมของเซลล์ และกระบวนการอื่น ๆ อีกมากมาย
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ วิถีการโอนสัญญาณได้วิวัฒนาการขึ้นเพื่อควบคุมการสื่อสารระหว่างเซลล์โดยวิธีการต่าง ๆ
องค์ประกอบแต่ละอย่าง (ซึ่งอาจเรียกว่าโหนด ) ในวิถีการส่งสัญญาณจะจัดหมู่ตามบทบาทเนื่องกับสิ่งเร้าเบื้องต้น
ลิแกนด์จะเรียกว่า โมเลกุลส่งสัญญาณที่หนึ่ง (first messengers) ในขณะที่หน่วยรับจะเรียกว่า ตัวแปรสัญญาณ (signal transducer) ซึ่งจะก่อสภาพกัมมันต์ของ หน่วยปฏิบัติงานปฐมภูมิ (primary effectors)
หน่วยปฏิบัติงานเช่นนี้บ่อยครั้งสัมพันธ์กับ โมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง ซึ่งสามารถก่อสภาพกัมมันต์ของ หน่วยปฏิบัติงานทุติยภูมิ เป็นต้น
ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของโหนด สัญญาณสามารถขยายได้ ดังนั้น โมเลกุลส่งสัญญาณตัวเดียว สามารถก่อการตอบสนองเป็นโมเลกุลเป็นร้อย ๆ ถึงเป็นล้าน ๆ ตัว
เหมือนกับสัญญาณในรูปแบบอื่น ๆ การถ่ายโอนสัญญาณทางชีวภาพก็จะประกอบด้วยการหน่วงเวลา (delay), เสียงรบกวน (noise), สัญญาณป้อนกลับ (signal feedback), signal feedforward, สัญญาณแทรกสอด (interference) ซึ่งมีพิสัยตั้งแต่เล็กน้อยจนถึงขั้นก่อโรค
ตั้งแต่เริ่มสาขาชีววิทยาเชิงคอมพิวเตอร์ (computational biology) การวิเคราะห์วิถีการส่งสัญญาณและเครือข่ายการส่งสัญญาณ ได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญเพื่อเข้าใจการทำงานของเซลล์และของโรค เช่น เพื่อเข้าใจกลไกการเปลี่ยนระบบสัญญาณซึ่งเป็นการตอบสนองเมื่อเกิดการดื้อยา
== สิ่งเร้า ==
มูลฐานของการถ่ายโอนสัญญาณก็คือ การแปลสิ่งเร้าโดยเฉพาะอย่างหนึ่งให้เป็นสัญญาณทางเคมีชีวภาพ
รูปแบบของสิ่งเร้าที่ว่าจะต่างกันอย่างหลากหลาย เริ่มตั้งแต่สิ่งเร้านอกเซลล์ เช่น epidermal growth factor (EGF)
จนถึงเหตุการณ์ภายในเซลล์เอง เช่น ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเพราะ telomere ที่สั้นลงเนื่องจากการแบ่งเซลล์
ตามธรรมดาแล้ว สัญญาณคือกระแสประสาทที่ส่งไปยังระบบประสาทกลาง จะมาจากประสาทสัมผัส
ซึ่งส่งจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์ประสาทหนึ่ง เป็นกระบวนการที่เรียกว่า การสื่อประสาท (synaptic transmission/neurotransmission)
แต่ก็มีกลไกการส่งสัญญาณอื่น ๆ ระหว่างเซลล์ในสัตว์หลายเซลล์ เช่น ที่ควบคุมพัฒนาการเมื่อยังเป็นตัวอ่อน
=== ลิแกนด์ ===
วิถีการถ่ายโอนสัญญาณโดยมากจะมีการจับกันของโมเลกุลส่งสัญญาณ ที่เรียกว่า ลิแกนด์ กับหน่วยรับ แล้วจุดชนวนเหตุการณ์ต่าง ๆ ภายในเซลล์
คือการจับกันของลิแกนด์กับหน่วยรับ จะทำให้หน่วยรับเปลี่ยนโครงรูป (conformational change) เป็นการเริ่มการทำงาน/การก่อสภาพกัมมันต์ของหน่วยรับ (receptor activation) ให้เป็นสภาพที่ออกฤทธิ์ได้
ลิแกนด์โดยมากจะเป็นโมเลกุลละลายได้ในสื่อนอกเซลล์
โมเลกุลรวมทั้ง growth factors, cytokines, และสารสื่อประสาท
องค์ประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์
เช่น fibronectin และ hyaluronan ก็สามารถจับกับหน่วยรับด้วย (คือกับ integrins และ CD44 ตามลำดับ)
อนึ่ง โมเลกุลบางอย่างเช่น ฮอร์โมนแบบสเตอรอยด์ จะละลายในลิพิดได้ และดังนั้น จึงสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อเข้าไปถึงหน่วยรับที่นิวเคลียส (nuclear receptors)
ในกรณีของหน่วยรับฮอร์โมนสเตอรอยด์ การกระตุ้นหน่วยรับจะทำให้มันจับกับบริเวณ promoter ของยีนที่ตอบสนองต่อสเตอรอยด์
การจัดหมู่โมเลกุลส่งสัญญาณไม่ใช่ว่า จะเป็นไปตามธรรมชาติอย่างใดอย่างหนึ่งโดยเฉพาะเท่านั้นของสมาชิกในหมู่
ยกตัวอย่างเช่น โมเลกุลมีกลิ่น (odorant) จัดอยู่ในหมวดหมู่ต่าง ๆ มากมาย
สารสื่อประสาทก็เหมือนกัน ซึ่งเริ่มตั้งแต่โมเลกุลเล็ก ๆ เช่น โดพามีน
ไปจนถึง neuropeptide เช่น เอ็นดอร์ฟิน
นอกจากนั้น โมเลกุลบางอย่างอาจอยู่ในหมู่มากกว่าหนึ่ง
เช่น เอพิเนฟรีนเป็นทั้งสารสื่อประสาทเมื่อหลั่งออกโดยระบบประสาทกลาง
และเป็นฮอร์โมนเมื่อหลั่งออกโดยต่อมหมวกไตส่วนใน (adrenal medulla)
หน่วยรับบางอย่างเช่น HER2 สามารถทำงานโดยไร้ลิแกนด์เมื่อแสดงออกมากเกินไปหรือกลายพันธุ์
เป็นการก่อสภาพกัมมันต์ของวิถีส่งสัญญาณเอง โดยกลไกชดเชยอาจไม่สามารถระงับได้
ในกรณีของ HER2 ซึ่งเป็นคู่ขาในไดเมอร์ร่วมกับ EGFR สภาพกัมมันต์เช่นนี้ทำให้เพิ่มจำนวนเซลล์มากเกินแล้วเกิดมะเร็ง
=== แรงกล ===
ความแพร่หลายของเยื่อฐาน (basement membrane) ในเนื้อเยื่อของสัตว์เคลด Eumetazoa เป็นตัวบ่งว่า
เซลล์โดยมากจะต้องยึดอยู่กับที่เพื่อให้รอดชีวิตได้
ข้อบังคับนี้ทำให้วิวัฒนาการเกิดวิถีการถ่ายโอนแรงกล (mechanotransduction pathway) ที่ซับซ้อน ซึ่งทำให้เซลล์รู้ความแข็งอ่อนของชั้นเนื้อเยื่อที่อยู่ข้างใต้ได้
การส่งสัญญาณเช่นนี้จะพบที่ focal adhesion ซึ่งเป็นบริเวณที่ actin cytoskeleton อันยึดอยู่กับ integrin ตรวจจับความเปลี่ยนแปลงแล้วส่งสัญญาณต่อโดยผ่านโปรตีน YAP1
โมเลกุลยึดเซลล์ (cell adhesion molecules) ที่อาศัยแคลเซียม เช่น cadherin และ selectin ก็สามารถอำนวยการถ่ายโอนแรงกลด้วย
การถ่ายโอนแรงกลแบบพิเศษภายในระบบประสาททำให้สามารถรับรู้แรงกลได้ เช่น การได้ยิน สัมผัส การรับรู้อากัปกิริยา และการกำหนดรู้การทรงตัว
=== ความดันออสโมซิส ===
การควบคุมความดันออสโมซิส (osmotic pressure) คือความแตกต่างทางออสโมลาริตีระหว่างไซโตซอลกับสื่อนอกเซลล์ ทั้งในระดับเซลล์และทั้งระบบ เป็นเรื่องสำคัญอย่างวิกฤติในเรื่องภาวะธำรงดุล
เซลล์สามารถตรวจจับสิ่งเร้าแบบออสโมซิสด้วยความเปลี่ยนแปลงของ macromolecular crowding
ด้วยความต่างศักย์ไฟฟ้าของไอออน และด้วยคุณสมบัติของเยื่อหุ้มเซลล์หรือของ cytoskeleton โดยอย่างหลังสุดนี้เป็นการถ่ายโอนแรงกลอย่างหนึ่ง
ความเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถตรวจจับด้วยโปรตีนที่เรียกว่า osmosensor หรือ osmoreceptor
ในมนุษย์ osmosensor ที่ได้ศึกษาละเอียดที่สุดก็คือ transient receptor potential channel (TRP channel) ซึ่งอยู่ที่ซีเลียอันเคลื่อนที่ไม่ได้ (nonmotile cillia) ในเซลล์มนุษย์
ส่วนในยีสต์ มีการศึกษาวิถี HOG อย่างละเอียดที่สุด
=== อุณหภูมิ ===
การรับอุณหภูมิในเซลล์เรียกว่า thermoception และโดยมากอำนวยโดยช่อง transient receptor potential channel (TRP channel)
อนึ่ง เซลล์ของสัตว์มีกลไกสงวนที่ไม่ได้เปลี่ยนตามวิวัฒนาการ เพื่อป้องกันอุณหภูมิสูงไม่ให้สร้างความเสียหายในเซลล์ เรียกว่า การตอบสนองต่อช็อกความร้อน (heat-shock response)
การตอบสนองเช่นนี้จะจุดชนวนเมื่ออุณหภูมิสูงทำให้โปรตีนช็อกความร้อน Heat shock factor 1 (HSF1) ที่เบื้องต้นไม่มีฤทธิ์แตกตัวจากคอมเพล็กซ์คือ Hsp40/Hsp70 และ Hsp90
เมื่อได้อำนวยการจาก Non-coding RNA คือ hsr1 โปรตีน HSF1 ก็จะรวมเป็นไทรเมอร์ที่มีฤทธิ์ แล้วเพิ่ม (upregulation) การแสดงออกของยีนเป้าหมาย
ยังมีกลไกรับรู้อุณหภูมิอื่น ๆ อีกมากในทั้งโพรแคริโอตและยูแคริโอต
=== แสง ===
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แสงเป็นตัวกำหนดการเห็นและนาฬิกาจังหวะรอบวัน (circadian clock) โดยเริ่มการทำงานของโปรตีนไวแสงในเซลล์รับแสงที่จอตา
ในกรณีการเห็น rhodopsin ในเซลล์รูปแท่งและเซลล์รูปกรวย จะเป็นโปรตีนที่ตรวจจับแสง
ส่วนนาฬิกาจังหวะรอบวันจะใช้สารรงควัตถุไวแสงที่ต่างกัน คือ melanopsin ซึ่งมีหน้าที่ตรวจจับแสงภายใน intrinsically photosensitive retinal ganglion cells
== หน่วยรับ ==
หน่วยรับสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ คือ หน่วยรับภายในเซลล์และนอกเซลล์
=== หน่วยรับนอกเซลล์ ===
หน่วยรับนอกเซลล์เป็นโปรตีนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (transmembrane protein) ซึ่งเป็นหน่วยรับกลุ่มใหญ่ที่สุด
เป็นโปรตีนที่ทอดข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ คือส่วนหนึ่งจะอยู่นอกเซลล์และอีกส่วนหนึ่งจะอยู่ในเซลล์
การถ่ายโอนสัญญาณจะเกิดอาศัยลิแกนด์ที่จับกับส่วนนอกของหน่วยรับ โดยที่ลิแกนด์จะไม่เข้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
การจับจะทำให้ส่วนภายในเปลี่ยนโครงรูป
เป็นกระบวนการที่บางครั้งเรียกว่าการก่อกัมมันต์ของหน่วยรับ (receptor activation)
ซึ่งมีผลเริ่มก่อกัมมันต์ของโดเมนที่เป็นเอนไซม์ของหน่วยรับ หรือเป็นการเปิดจุดยึด (binding site) สำหรับโปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์ ซึ่งในที่สุดก็จะแพร่กระจายสัญญาณไปในไซโทพลาซึม
ในเซลล์ยูแคริโอต โปรตีนภายในเซลล์โดยมากที่เปลี่ยนเป็นสภาพกัมมันต์เพราะการจับของลิแกนด์-หน่วยรับ จะมีฤทธิ์เป็นเอนไซม์ด้วย
ตัวอย่างรวมทั้ง tyrosine kinase และ phosphatase
เอนไซม์เช่นนี้บ่อยครั้งจะเชื่อมอยู่กับหน่วยรับด้วยพันธะโคเวเลนต์
บางอย่างสามารถสร้างโมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง เช่น cyclic AMP และ Inositol triphosphate (IP3) โดยอย่างหลังเป็นตัวกระตุ้นให้หน่วยเก็บภายในปล่อยแคลเซียมออกในไซโทพลาซึม
ส่วนโปรตีนกัมมันต์อื่น ๆ จะมีปฏิกิริยากับโปรตีนอะแด็ปเตอร์ (signal transducing adaptor protein) ที่อำนวยปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนส่งสัญญาณต่าง ๆ และประสานงานให้คอมเพล็กซ์ส่งสัญญาณต่าง ๆ ที่จำเป็นในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าหนึ่ง ๆ
ทั้งเอนไซม์และโปรตีนอะแด็ปเตอร์เป็นตัวตอบสนองต่อโมเลกุลส่งสัญญาณที่สองต่าง ๆ
โปรตีนอะแด็ปเตอร์และเอนไซม์หลายอย่างที่ออกฤทธิ์โดยเป็นส่วนของการถ่ายโอนสัญญาณ จะมีโดนเมนโปรตีนพิเศษ (protein domain) เพื่อจับกับโมเลกุลส่งสัญญาณที่สองโดยเฉพาะ ๆ
ยกตัวอย่างเช่น ไอออนแคลเซียม (Ca2+) ซึ่งเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณที่สองจะจับกับโดเมน EF hand ของโปรตีน calmodulin ซึ่งทำให้มันสามารถจับและเริ่มการทำงานของ calmodulin-dependent kinase
ส่วน PIP3 และ phosphoinositides อื่น ๆ ก็จะทำเช่นเดียวกันต่อโดเมน Pleckstrin homology domain ของโปรตีนเช่น AKT ซึ่งเป็น kinase protein
==== G protein-coupled receptors ====
G protein-coupled receptors (GPCRs) เป็นกลุ่มโปรตีนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีโดเมนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ 7 โดเมน โดยส่วนภายในเชื่อมอยู่กับจีโปรตีนที่เป็น heteromer
กลุ่มมีสมาชิกเกือบ 800 ชนิด จึงเป็นโปรตีน/หน่วยรับของเยื่อหุ้มเซลล์กลุ่มใหญ่ที่สุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
ถ้านับสัตว์สปีชีส์อื่น ๆ ด้วยทั้งหมด ก็จะมีเกิน 5,000 ชนิด
GPCR ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแบ่งออกเป็น 5 หมู่หลัก คือ
rhodopsin-like, secretin-like, metabotropic glutamate, adhesion และ frizzled/smoothened
แม้จะมีโปรตีนบางพวกที่จัดยากเพราะมีลำดับดีเอ็นเอที่เหมือนกันน้อย เช่น
vomeronasal receptor (ที่ vomeronasal organ)
ยังมีหมู่อื่น ๆ อีกในยูแคริโอต เช่น cyclic AMP receptor และ fungal mating pheromone receptor ของโพรทิสต์สกุล Dictyostelium
การโอนสัญญาณของ GPCR เริ่มจากการมีจีโปรตีนในสภาพอกัมมันต์ที่เชื่อมอยู่กับหน่วยรับภายในเซลล์
โดยจีโปรตีนจะเป็น heterotrimer คือมีหน่วยย่อยต่าง ๆ รวมทั้ง Gα, Gβ, และ Gγ
เมื่อ GPCR จับกับลิแกนด์ มันจะเปลี่ยนโครงรูปซึ่งก่อสภาพกัมมันต์ของจีโปรตีนอันเป็นเหตุให้หน่วยย่อย Gα จับกับโมเลกุลของ GTP แล้วแตกออกจากหน่วยย่อยอื่น ๆ 2 อย่างที่เหลือ
การแตกตัวจะเปิดจุดยึดของหน่วยย่อยที่สามารถมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลอื่น ๆ
หน่วยย่อยกัมมันต์ของจีโปรตีนที่แยกออกจากหน่วยรับเช่นนี้ จะจุดชนวนการส่งสัญญาณในลำดับต่อ ๆ ไปของโปรตีนปฏิบัติงาน (effector protein) มากมาย เช่น phospholipase และช่องไอออน โดยอย่างหลังจะอำนวยให้ปล่อยโมเลกุลส่งสัญญาณที่สองได้
กำลังของ GPCR ในการขยายสัญญาณจะกำหนดโดยช่วงอายุของคอมเพล็กซ์ลิแกนด์-หน่วยรับ ของหน่วยรับ-คอมเพล็กซ์โปรตีนปฏิบัติงาน และเวลาที่เอนไซม์ในกระบวนการใช้เพื่อระงับฤทธิ์ของหน่วยรับกัมมันต์และโปรตีนปฏิบัติงาน
เช่น ผ่าน protein kinase phosphorylation หรือ b-arrestin-dependent internalization
งานศึกษาหนึ่งทดลองโดยแทรกการกลายพันธุ์แบบ point mutation เข้าในยีนที่เข้ารหัสหน่วยรับ chemokine receptor คือ CXCR2
เซลล์ที่กลายพันธุ์จะแปลงสภาพเป็นแบบร้าย (malignant transformation) เนื่องจากการแสดงออกของยีน CXCR2 ที่อยู่ในสภาพกัมมันต์รังสี (active conformation) แม้จะไม่ได้จับกับ chemokine
นี่เป็นวิธีที่ chemokine receptor อาจมีส่วนในพัฒนาการของมะเร็ง
==== protein kinase สำหรับไทโรซีน, Ser/Thr และ Histidine ====
หน่วยรับ Receptor tyrosine kinases (RTKs) เป็นโปรตีนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีโดเมน kinase ในเซลล์ บวกกับโดเมนนอกเซลล์ที่สามารถจับกับลิแกนด์
ตัวอย่างรวมทั้ง growth factor receptors เช่น insulin receptor
เพื่อถ่ายโอนสัญญาณ RTKs จำเป็นต้องอยู่ในรูปแบบไดเมอร์ (คือ มีหน่วยเหมือนกันที่จับคู่กัน) ที่เยื่อหุ้มเซลล์
โดยไดเมอร์จะเกิดความเสถียรเมื่อลิแกนด์จับกับหน่วยรับ
ต่อจากนั้น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโดเมนในไซโทพลาซึมจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันอัตโนมัติ (autophosphorylation) ของเรซิดิว tyrosine ภายในโดเมน kinase ที่อยู่ภายในเซลล์ แล้วทำให้เปลี่ยนโครงรูป
จากนั้นโดเมน kinase ก็จะออกฤทธิ์ โดยจุดชนวนลำดับการส่งสัญญาณที่อาศัยปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันสำหรับโมเลกุลในไซโทพลาซึมต่อ ๆ ไป (downstream) ที่อำนวยกระบวนการต่าง ๆ ของเซลล์ เช่น การเปลี่ยนสภาพ (cell differentiation) และเมแทบอลิซึม
protein kinase สำหรับ Ser/Thr และ dual-specificity kinase หลายอย่างสำคัญต่อการถ่ายโอนสัญญาณ ไม่ว่าจะออกฤทธิ์ในลำดับหลังจาก RTK หรืออาจทำหน้าที่เช่นกับ RTK โดยฝังอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์หรือเป็นสารละลายเองในเซลล์
มีกระบวนการถ่ายโอนสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับ protein kinase และ pseudokinase ราว ๆ 560 อย่างที่รู้จักภายในจีโนมมนุษย์
เหมือนกับ GPCR จีโปรตีนที่จับกับ GTP มีบทบาทสำคัญในการถ่ายโอนสัญญาณจาก RTK แบบกัมมันต์เข้าไปในเซลล์
ในกรณีนี้ จีโปรตีนจะเป็นสมาชิกของกลุ่ม GTPases คือ Ras, Rho, และ Raf โดยเรียกร่วมกัน ๆ ได้ว่า จีโปรตีนแบบเล็ก (small G protein)
ซึ่งทำงานเหมือนกับสวิตช์โมเลกุลที่ปกติจะผูกอยู่กับเยื่อหุ้มเซลล์โดยกลุ่ม isoprenyl ที่เชื่อมกับส่วนสุดข้างที่เป็น carboxyl
เมื่อมีสภาพกัมมันต์ จีโปรตีนก็จะส่งโปรตีนไปที่ซับโดเมนของเยื่อหุ้มเซลล์โดยเฉพาะ ๆ ซึ่งเป็นที่ที่โปรตีนมีส่วนส่งสัญญาณ
ดังนั้น ในสภาพกัมมันต์ RTK จะก่อสภาพกัมมันต์ของจีโปรตีนแบบเล็ก ซึ่งก็เริ่มการทำงานของ guanine nucleotide exchange factor เช่น SOS1
เมื่อออกฤทธิ์แล้ว exchange factor เหล่านี้ก็สามารถเริ่มการทำงานของจีโปรตีนแบบเล็กอื่น ๆ อีก นี่เป็นการขยายต่อสัญญาณที่หน่วยรับได้โดยดั้งเดิม
การกลายพันธุ์ของยีน RTK บางอย่าง เหมือนกับที่เกิดใน GPCR อาจมีผลเป็นการแสดงออกของหน่วยรับที่อยู่ในสภาพกัมมันต์แม้ไม่ได้จับกับลิแกนด์
ยีนกลายพันธุ์เช่นนี้อาจเป็นยีนมะเร็ง (oncogene)
Histidine-specific protein kinases มีโครงสร้างที่ต่างจาก protein kinase อื่น ๆ และพบอยู่ในโพรแคริโอต เห็ดรา และพืช โดยเป็นส่วนของกลไกถ่ายโอนสัญญาณที่มีองค์ประกอบสองอย่าง
คือ ในเบื้องต้นจะเติมกลุ่มฟอสเฟตจากอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) เข้ากับเรซิดิว histidine ภายใน kinase แล้วจากนั้นจึงโอนไปให้เรซิดิว aspartate ในโดเมนส่วนรับของโปรตีนอื่น หรือของ kinase เอง ซึ่งเริ่มการทำงานของเรซิดิว aspartate
==== Integrins ====

เซลล์มากมายหลายแบบผลิต integrin
ซึ่งมีบทบาทในการยึดเซลล์เข้ากับเซลล์อื่น ๆ หรือกับเมทริกซ์นอกเซลล์ และในการถ่ายโอนสัญญาณจากองค์ประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ เช่น fibronectin และคอลลาเจน
ลิแกนด์ที่ยึดเข้ากับโดเมนนอกเซลล์ของ integrin จะเปลี่ยนโครงรูปของโปรตีน ซึ่งจุดชนวนการถ่ายโอนสัญญาณ
แต่ integrin เองไม่มีส่วนที่ออกฤทธิ์แบบ kinase
ดังนั้น กาถถ่ายโอนสัญญาณที่อำนวยโดย integrin จะทำผ่าน protein kinase และโมเลกุลอะแด็ปเตอร์ต่าง ๆ โดยตัวประสานงานหลักก็คือ integrin-linked kinase (ILK)
ในรูป การส่งสัญญาณร่วมกันของ integrin-RTK จะกำหนดชั่วอายุของเซลล์ อะพอพโทซิส การเพิ่มจำนวนเซลล์ และการเปลี่ยนสภาพให้แตกต่าง (differentiation)
การส่งสัญญาณโดยอาศัย integrin จะแตกต่างอย่างสำคัญระหว่างเซลล์เม็ดเลือดที่ไหลเวียนและเซลล์ที่ไม่ไหลเวียน เช่น เซลล์เยื่อบุผิว
เพราะในเซลล์ที่ไหลเวียน integrin จะอยู่ในรูปแบบที่ไม่มีฤทธิ์ (ในสภาพอกัมมันต์)
ยกตัวอย่างเช่น integrin บนเยื่อบุผิวของเม็ดเลือดขาวที่ไหลเวียน ปกติจะรักษาให้อยู่ในสภาพอกัมมันต์ เพื่อป้องกันไม่ให้ยึดกับเซลล์เยื่อบุผิวอื่น ๆ
แต่จะออกฤทธิ์เมื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้า เช่นที่ได้ในบริเวณที่เกิดการอักเสบ
และในนัยเดียวกัน integrin ที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเกล็ดเลือดที่ไหลเวียน ปกติจะไม่มีฤทธิ์เพื่อไม่ให้เกิดภาวะหลอดเลือดมีลิ่มเลือด (thrombosis)
แต่เซลล์เยื่อบุผิว (ซึ่งไม่ใช่เซลล์ไหลเวียน) ปกติจะมี integrin ในรูปแบบซึ่งมีฤทธิ์ที่เยื่อหุ้มเซลล์ อันช่วยให้ยึดอยู่อย่างเสถียรกับเซลล์ส่วนพยุง (stromal cells) ซึ่งเป็นเซลล์ข้างใต้ที่ยังให้สัญญาณเพื่อดำรงการทำงานให้เป็นปกติด้วย
ในพืช ยังไม่พบหน่วยรับ integrin ที่น่าเชื่อถือ
อย่างไรก็ดี มีการเสนอโปรตีนคล้าย integrin หลายอย่าง เพราะมีโครงสร้างที่มีต้นกำเนิดเดียวกันกับ metazoan receptor
ที่น่าแปลกใจก็คือ พืชมี ILK ที่มีโครงสร้างปฐมภูมิคล้ายกับ ILK ของสัตว์อย่างมาก
ในพืชแบบจำลองในวงศ์ผักกาดคือ Arabidopsis thaliana ยีน ILK1 พบว่า เป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของพืชต่อโมเลกุลส่งสัญญาณจากเชื้อโรค และในความไวต่อเกลือและต่อความเปลี่ยนแปลงทางออสโมซิสอื่น ๆ
โปรตีน ILK1 จะมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนขนส่งโพแทสเซียม คือ HAK5 ที่มีสัมพรรคภาพสูง และกับหน่วยรับแคลเซียมคือ CML9
==== Toll-like receptors ====
เมื่อเปลี่ยนเป็นสภาพกัมมันต์ toll-like receptors (TLRs) จะใช้โมเลกุลอะแด็ปเตอร์ภายในไซโทพลาซึมเพื่อแพร่สัญญาณต่อไป
มีโมเลกุลอะแด็ปเตอร์ 4 อย่างที่รู้ว่ามีบทบาทในการส่งสัญญาณ คือ Myd88, TIRAP, TRIF, และ TRAM
อะแด็ปเตอร์เหล่านี้จะเริ่มการทำงานของโมเลกุลในเซลล์อื่น ๆ รวมทั้ง IRAK1, IRAK4, TBK1, และ IKKi เป็นการขยายสัญญาณ
ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การเหนี่ยวนำหรือการยับยั้งการแสดงออกของยีนที่ทำให้เกิดการตอบสนองต่าง ๆ
ยีนเป็นพัน ๆ เริ่มทำงานเนื่องกับการส่งสัญญาณแบบ TLR ซึ่งแสดงนัยว่า กระบวนการนี้เป็นทางผ่านที่สำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีน
==== ช่องไอออนที่เปิดปิดโดยลิแกนด์ ====
ช่องไอออนที่เปิดปิดโดยลิแกนด์ (ligand-gated ion channel) เมื่อจับกับลิแกนด์ก็จะเปลี่ยนโครงรูป แล้วเปิดช่องที่เยื่อหุ้มเซลล์ให้ไอออนซึ่งเป็นตัวส่งสัญญาณสามารถผ่านเข้าได้
ตัวอย่างของกลไกนี้พบได้ที่ไซแนปส์ของเซลล์ประสาทซึ่งเป็นตัวรับสัญญาณ
คือ ไอออนที่ไหลเข้าไปในช่องที่เปิดโดยกระบวนการนี้ จะนำไปสู่การสร้างศักยะงานที่ส่งไปตามเส้นประสาท
เพราะไอออนที่ไหลเข้าจะลดขั้วเซลล์ ซึ่งนำไปสู่การเปิดช่องไอออนที่เปิดปิดด้วยศักย์ไฟฟ้า (voltage-gated ion channel)
ตัวอย่างของไอออนที่ไหลเข้าในเซลล์เมื่อช่องไอออนเปิดปิดด้วยลิแกนดต์เปิดก็คือ Ca2+
ซึ่งทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณที่สองโดยจุดชนวนลำดับการส่งสัญญาณที่เปลี่ยนสรีรภาพของเซลล์
ซึ่งมีผลขยายการตอบสนองต่อสัญญาณทางไซแนปส์ โดยเปลี่ยนลักษณะของเดนไดรติก สไปน์ ที่ไซแนปส์
=== หน่วยรับในเซลล์ ===
หน่วยรับในเซลล์ เช่น หน่วยรับที่นิวเคลียส (nuclear receptor) และหน่วยรับในไซโทพลาสซึม (cytoplasmic receptor) เป็นโปรตีนละลายได้และอยู่เฉพาะที่ ๆ
ลิแกนด์ทั่ว ๆ ไปของหน่วยรับที่นิวเคลียส จะเป็นฮอร์โมนไร้ขั้ว เช่น สเตอรอยด์ เทสโทสเตอโรน โพรเจสเทอโรน และสารอนุพันธ์ของวิตามินเอและวิตามินดี
เมื่อลิแกนด์จับกับหน่วยรับ คอมเพล็กซ์ลิแกนด์+หน่วยรับก็จะผ่านเยื่อนิวเคลียสเข้าไปในนิวเคลียสแล้วเปลี่ยนการแสดงออกของยีน
หน่วยรับกัมมันต์จะเข้ายึดกับดีเอ็นเอที่ลำดับ hormone-responsive element (HRE) โดยเฉพาะ ซึ่งอยู่ในบริเวณ promoter ของยีนที่จะเริ่มทำงานเนื่องกับคอมเพล็กซ์ฮอร์โมน-หน่วยรับ
ฮอร์โมนทั้งหมดที่มีฤทธิ์ควบคุมการแสดงออกของยีน มีลักษณะสองอย่างตามกลไกการทำงานของมัน
คือใช้เวลานานก่อนจะเกิดผลและผลก็จะคงยืนเป็นเวลานานด้วย แม้หลังจากความเข้มข้นจะลดจนเหลือ 0 เนื่องจากเอนไซม์และโปรตีนโดยมากจะหมุนเวียนค่อนข้างช้า แต่เป็นเอนไซม์และโปรตีนซึ่งจำเป็นเพื่อยุติการจับกันระหว่างลิแกนด์กับหน่วยรับ
หน่วยรับในเซลล์บางอย่างของระบบภูมิคุ้มกันจะอยู่ในไซโทพลาซึม
หน่วยรับ NOD-like receptors (NLRs) ที่พึ่งค้นพบได้ไม่นาน อยู่ในไซโทพลาซึมของเซลล์ยูแคริโอตบางอย่าง และมีปฏิสัมพันธ์กับลิแกนด์โดยใช้ leucine-rich repeat (LRR) motif เหมือนกับ TLR
คือ โมเลกุลเหล่านี้บางส่วนเช่น NOD2 จะมีปฏิสัมพันธ์กับ RIP2 kinase ที่เริ่มการส่งสัญญาณของ NF-κB และบางส่วนเช่น NALP3 จะมีปฏิสัมพันธ์กับเอนไซม์ caspase ซึ่งเกี่ยวกับกระบวนการอักเสบ แล้วจุดชนวนการดำเนินงานกับ cytokine โดยเฉพาะ ๆ เช่น interleukin-1β
== โมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง ==
โมเลกุลส่งสัญญาณที่หนึ่งอาจเป็นฮอร์โมน สารสื่อประสาท และสารส่งสัญญาณแบบ paracrine (จากเซลล์ข้าง ๆ) หรือ autocrine (หรือจากตนเอง) ที่เข้ามาถึงเซลล์จากสื่อรอบ ๆ เซลล์แล้วจับกับหน่วยรับโดยเฉพาะ ๆ
ส่วนโมเลกุลส่งสัญญาณที่สองก็คือสารที่เข้าไปในไซโทพลาซึม แล้วออกฤทธิ์ภายในเซลล์ให้เกิดการตอบสนอง
หลัก ๆ ก็คือ โมเลกุลส่งสัญญาณที่สองเป็นตัวรีเลย์ทางเคมีจากเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังไซโทพลาซึม เป็นตัวถ่ายโอนสัญญาณภายในเซลล์
=== แคลเซียม ===
ไอออนแคลเซียมที่ปล่อยจากร่างแหเอนโดพลาซึม (ER) เข้าไปในไซโตซอล จะจับกับโปรตีนส่งสัญญาณทำให้เปลี่ยนเป็นสารกัมมันต์
หลังจากนั้นมันจึงจะแยกเก็บใน smooth endoplasmic reticulum
และไมโทคอนเดรีย โปรตีนหน่วยรับที่ประกอบกับช่องไอออนสองอย่างเป็นตัวควบคุมการปล่อยแคลเซียมผ่านเยื่อ ER
โปรตีน Inositol trisphosphate receptor (InsP3-receptor) จะเริ่มปล่อยแคลเซียมหลังจากมีปฏิสัมพันธ์กับ inositol triphosphate (IP3) ทางด้านไซโตซอล
ส่วน ryanodine receptor ซึ่งตั้งชื่อตามแอลคาลอยด์ ryanodine จะคล้ายกับ InsP3 receptor แต่มีปฏิสัมพันธ์กับแคลแซียมเอง ดังนั้น จึงเป็นกลไกการป้อนกลับเชิงบวกที่ปล่อยแคลเซียมออกเพิ่มขึ้นหลังจับกันมันทางด้านไซโตซอล
ความเป็นไปของแคลเซียมในไซโตซอลหมายความว่า มันมีฤทธิ์ในช่วงระยะที่สั้นมาก คือ มีความเข้มข้นต่ำมากเมื่อเป็นอิสระ และในสภาพอกัมมันต์ โดยมากก็จะจับอยู่กับโมเลกุลในออร์แกเนลล์ เช่น calreticulin
แคลเซียมมีบทบาทในกระบวนการต่าง ๆ มากมายรวมทั้งการหดเกร็งกล้ามเนื้อ การปล่อยสารสื่อประสาทจากประสาท และการย้ายที่เซลล์ (cell migration)
วิถีการถ่ายโอนสัญญาณหลัก ๆ 3 ทาง ที่ทำให้แคลเซียมออกฤทธิ์รวมทั้ง GPCR pathway, RTK pathway, และช่องไอออนที่เปิดปิดโดยวิธีต่าง ๆ
แคลเซียมออกฤทธิ์ควบคุมโปรตีนไม่ว่าจะโดยตรงหรือว่าโดยจับกับเอนไซม์
=== ลิพิดส่งสัญญาณ ===
โมเลกุลส่งสัญญาณที่สองซึ่งชอบลิพิด เป็นสารอนุพันธ์จากลิพิดที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์
โดยเอนไซม์ที่กระตุ้นโดยหน่วยรับกัมมันต์ จะเปลี่ยนลิพิดให้มีสภาพกัมมันต์เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง
ตัวอย่างรวมทั้ง diacylglycerol และ ceramide โดยอย่างแรกจำเป็นในการก่อกัมมันต์ของ protein kinase C
=== ไนตริกออกไซด์ ===
ไนตริกออกไซด์ (NO) สามารถออกฤทธิ์เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง
เพราะมันเป็นอนุมูลอิสระอย่างหนึ่งที่สามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ แล้วออกฤทธิ์ต่อเซลล์ที่อยู่ใกล้ ๆ
มันสังเคราะห์มาจากอาร์จินีนและออกซิเจนโดย Nitric oxide synthase (NO synthase) และออกฤทธิ์โดยก่อสภาพกัมมันต์ของ soluble guanylyl cyclase
แล้วสร้างโมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง คือ cGMP อนึ่ง NO ยังสามารถออกฤทธิ์ผ่านการเปลี่ยนพันธะโคเวเลนต์ของโปรตีนหรือของ metal co-factor ของโปรตีน
ซึ่งบางอย่างมีกลไกผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์ที่สามารถผันกลับได้
NO มีพิษถ้าเข้มข้นสูง และทำความเสียหายเมื่อเกิดเส้นเลือดอุดตันในสมอง แต่ก็เป็นเหตุของกลไกการทำงานต่าง ๆ ในร่างกายเช่น การคลายเส้นเลือด อะพอพโทซิส และการแข็งตัวขององคชาต
=== การส่งสัญญาณโดยปฏิกิริยารีดอกซ์ ===
นอกจากไนตริกออกไซด์ ยังมีสารเคมีอื่น ๆ ที่สามารถถ่ายโอนสัญญาณโดยปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox signaling)
ตัวอย่างรวมทั้ง superoxide, ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์, และไฮโดรเจนซัลไฟด์
การส่งสัญญาณโดยปฏิกิริยารีดอกซ์รวมการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าอย่างแอ๊กถีฟในแมโครโมเลกุลชีวภาพแบบกึ่งตัวนำ
== การตอบสนองของเซลล์ ==
การเริ่มการทำงาน/การก่อสภาพกัมมันต์ของยีน (gene activation)
และการเปลี่ยนเมทาบอลิซึม
เป็นตัวอย่างการตอบสนองของเซลล์ต่อสิ่งเร้านอกเซลล์ผ่านการถ่ายโอนสัญญาณ
และยีนในสภาพกัมมันต์ก็จะมีผลอื่น ๆ ภายในเซลล์ เพราะผลิตภัณฑ์ของยีนเป็นตัวก่อให้เกิดสภาพกัมมันต์อื่น ๆ
คือแฟกเตอร์ถอดรหัส (transcription factor) ที่เป็นผลของลำดับการถ่ายโอนสัญญาณ สามารถก่อสภาพกัมมันต์ของยีนอื่น ๆ อีก
ดังนั้น สิ่งเร้าเบื้องต้นสามารถจุดชนวนการแสดงออกของยีนจำนวนมาก ทำให้เกิดเหตุการณ์ทางสรีรภาพ เช่น การดูดซึมกลูโคสนำเข้าเนื้อเยื่อจากเลือด
และการย้ายที่ของ neutrophils ไปยังบริเวณที่ติดเชื้อ
เซตของยีนและลำดับการทำงานของพวกมันเนื่องจากสิ่งเร้าโดยเฉพาะ ๆ จะเรียกว่าได้ว่า โปรแกรมยีน (genetic program)
เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะต้องได้รับสิ่งเร้าเพื่อการแบ่งเซลล์และการรอดชีวิต
ถ้าไร้ growth factor อะพอพโทซิสก็จะเกิดขึ้น
เพราะการได้สิ่งเร้าจากนอกเซลล์เป็นเรื่องจำเป็นในการควบคุมการทำงานของเซลล์ทั้งในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและหลายเซลล์
วิถีการถ่ายโอนสัญญาณจึงพิจารณาว่าเป็นหลักสำคัญของกระบวนการทางชีวภาพ
จนกระทั่งโรคจำนวนมากได้อ้างว่า มีเหตุจากการทำงานผิดปกติของพวกมัน
สัญญาณพื้นฐาน 3 อย่างเป็นตัวกำหนดการเติบโตของเซลล์
แบบกระตุ้นจาก growth factor
* การตอบสนองที่อาศัยการถอดรหัส
*: ตัวอย่างเช่น สเตอรอยด์สามารถออกฤทธิ์โดยตรงเป็นแฟกเตอร์ถอดรหัส ทำให้ตอบสนองค่อนข้างช้า เพราะมันต้องจับกับดีเอ็นเอแล้วตามด้วยการถอดรหัส เอ็มอาร์เอ็นเอที่ผลิตก็จะต้องแปล และโปรตีน/เพปไทด์ที่ผลิตอาจต้องผ่านกระบวนการดัดแปลงหลังแปล (Post-translational modification)
* การตอบสนองที่เป็นอิสระจากการถอดรหัส
*: ตัวอย่างเช่น epidermal growth factor (EGF) จะจับกับหน่วยรับคือ epidermal growth factor receptor (EGFR) ซึ่งทำให้ EGFR เปลี่ยนรูปแบบเป็นไดเมอร์หรือเกิดปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันอัตโนมัติ (autophosphorylation) ซึ่งก็จะจุดชนวนวิถีการส่งสัญญาณภายในเซลล์ลำดับต่อ ๆ ไป
แบบยับยั้งเมื่อเซลล์มาถูกกัน (cell-cell contact)
แบบ permissive โดยเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์และเมทริกซ์นอกเซลล์
สัญญาณเหล่านี้ รวม ๆ มีผลเป็นการทำงานในไซโทพลาสซึมที่ต่าง ๆ กัน ทำให้เซลล์ตอบสนองต่าง ๆ กัน
== วิถีการถ่ายโอนสัญญาณหลัก ๆ ==
ต่อไปนี้เป็นวิถีการถ่ายโอนสัญญาณหลัก ๆ บางอย่าง ซึ่งแสดงการจับของลิแกนด์กับหน่วยรับ โดยอาจมีผลต่อโมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง แล้วในที่สุดเปลี่ยนการตอบสนองของเซลล์
MAPK/ERK pathway - เป็นวิถีที่ทำให้เซลล์ตอบสนองเนื่องกับการจับกันของ growth factor กับหน่วยรับที่ผิวเซลล์ด้านนอก เป็นวิถีที่ซับซ้อนและมีองค์ประกอบเป็นโปรตีนมากมายหลายชนิด ในเซลล์หลายชนิด การทำงานของวิถีนี้โปรโหมตการแบ่งเซลล์ และรูปแบบของมะเร็งหลายอย่างสัมพันธ์กับการทำงานที่ผิดปกติ
cAMP-dependent pathway - ในมนุษย์ cAMP ทำหน้าที่โดยเริ่มการทำงานของ protein kinase A (PKA, cAMP-dependent protein kinase) (ดูรูป) ดังนั้น ผลสืบ ๆ มาจะขึ้นอยู่กับ cAMP-dependent protein kinase ซึ่งจะต่าง ๆ กันขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์
IP3/DAG pathway - Phospholipase C (PLC) จะแยกฟอสโฟลิพิด คือ phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) ให้เป็น diacyl glycerol (DAG) และ inositol 1,4,5-triphosphate (IP3) ผลผลิตคือ DAG จะดำรงยึดอยู่กับเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่ IP3 จะแยกออกเป็นโครงสร้างละลายได้แล้วแพร่ไปในไซโตซอลเข้ายึดกับหน่วยรับ IP3 receptor โดยเฉพาะที่ประกอบกับช่องแคลเซียมที่ร่างแหเอนโดพลาซึม (ER) ช่องเหล่านี้จำกัดเฉพาะกับแคลเซียม และปล่อยให้แคลเซียมเท่านั้นไหลผ่าน ซึ่งเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมภายในไซโตซอล และเป็นเหตุให้ลำดับการเปลี่ยนแปลงและการทำงานของเซลล์ต่อ ๆ ไปเกิดขึ้น อนึ่ง แคลเซียมจะทำงานร่วมกับ DAG เพื่อเริ่มการทำงานของ protein kinase C (PKC) ซึ่งก็จะเพิ่มกลุ่ม phosphoryl ให้กับโมเลกุลอื่นผ่านปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชัน แล้วเปลี่ยนการทำงานของเซลล์ ผลที่สุดของกระบวนการนี้รวมทั้งการรู้รส โรคอารมณ์สองขั้ว การโปรโหมตเนื้องอก เป็นต้น
== ประวัติ ==

ไอเดียแรกสุดเกี่ยวกับการถ่ายโอนสัญญาณเริ่มมาจากปี 1855 เมื่อนักสรีรวิทยาชาวฝรั่งเศส (Claude Bernard) เสนอว่า ต่อมไร้ท่อเช่น ม้าม ต่อมไทรอยด์ และต่อมหมวกไต เป็นตัวการปล่อย "สารหลั่งภายใน (internal secretions)" ที่มีผลทางสรีรภาพ
ต่อมานักสรีรวิทยาชาวอังกฤษ (Ernest Starling) จึงตั้งชื่อสารหลั่งเช่นนี้ว่า "ฮอร์โมน" ในปี 1905
โดยร่วมงานกับนักสรีรวิทยาชาวอังกฤษอีกท่าน (William Bayliss) ทั้งสองได้ระบุฮอร์โมน secretin ในปี 1902
ในปีต่อ ๆ มาแม้จะได้ค้นพบฮอร์โมนอื่น ๆ อีกมากมาย ที่เด่นสุดก็คืออินซูลิน แต่กลไกการทำงานก็ยังไม่ได้ระบุ
การค้นพบ nerve growth factor ของนักประสาทวิทยาชาวอิตาลี (Rita Levi-Montalcini) ในปี 1954 และ epidermal growth factor ของนักเคมีชีวภาพชาวอเมริกัน (Stanley Cohen) ในปี 1962 ทำให้เข้าใจพื้นฐานในระดับโมเลกุลของการถ่ายโอนสัญญาณมากขึ้น โดยเฉพาะที่เกี่ยวกับ growth factor
พร้อมกับงานค้นพบ cyclic AMP ของนักเคมีชีวภาพชาวอเมริกัน (Earl Wilbur Sutherland) ในปี 1956 งานเหล่านี้ทำให้ต้องนิยามความหมายของคำว่า endocrine signaling ใหม่โดยรวมแต่การส่งสัญญาณจากต่อมต่าง ๆ แล้วเริ่มการใช้คำว่า autocrine (การส่งสัญญาณให้ตัวเอง) และ paracrine (การส่งสัญญาณให้เซลล์ข้าง ๆ)
เพราะงานเหล่านี้ นักวิชาการพวกนี้จึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 1971 (คนหลังสุด) และ 1986 (สองคนแรก)
ในปี 1970 นักเคมีชีวภาพชาวอเมริกัน (Martin Rodbell) ตรวจสอบกลูคากอนที่หน่วยรับที่เยื่อหุ้มเซลล์ของตับในหนู
แล้วให้ข้อสังเกตว่า guanosine triphosphate (GTP) ทำให้กลูคากอนแตกออกจากหน่วยรับแล้วไปกระตุ้นจีโปรตีน ซึ่งมีผลที่มีกำลังต่อเมแทบอลิซึมของเซลล์
ดังนั้น เขาจึงสรุปโดยนิรนัยว่า จีโปรตีนเป็นตัวแปรสัญญาณ (transducer) ที่ออกฤทธิ์เมื่อได้กลูคากอน แล้วจึงมีผลต่อเซลล์
ในปี 1994 เขาจึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ร่วมกันนักเคมีชีวภาพชาวอเมริกันอีกท่านหนึ่ง (Alfred G. Gilman)
การระบุ RTK และ GPCR ต่อมาจึงนำไปสู่ไอเดียเกี่ยวกับการถ่ายโอนสัญญาณ (signal transduction) โดยเป็นคำที่ใช้เป็นครั้งแรกในปี 1972
แม้วรรณกรรมต้น ๆ ก็ได้ใช้คำว่า signal transmission และ sensory transduction (การถ่ายโอนความรู้สึก) ด้วย
ในปี 2007 มีงานตีพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ 48,377 งาน รวมงานทบทวนโดยผู้รู้เสมอกัน 11,211 งาน เกี่ยวกับประเด็นนี้
โดยเป็นคำที่ปรากฏในชื่อของวรรรณกรรมเป็นครั้งแรกในปี 1979
คำเริ่มนิยมแพร่หลายเพิ่มขึ้นเริ่มตั้งแต่งานทบทวนวรรณกรรมในปี 1980 (ของ Martin Rodbell)
และงานวิจัยเฉพาะในเรื่องการถ่ายโอนสัญญาณก็เริ่มปรากฏอย่างแพร่หลายในปลายคริสต์ทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990
== ดูเพิ่ม ==
วิถีเมแทบอลิซึม
== เชิงอรรถ ==
== อ้างอิง ==
== แหล่งข้อมูลอื่น ==
Netpath - A curated resource of signal transduction pathways in humans 
Signal Transduction - The Virtual Library of Biochemistry, Molecular Biology and Cell Biology
TRANSPATH(R) - A database about signal transduction pathways
Science's STKE - Signal Transduction Knowledge Environment, from the journal Science, published by AAAS.
UCSD-Nature Signaling Gateway , from Nature Publishing Group
LitInspector  - Signal transduction pathway mining in PubMed abstracts
Huaxian Chen, et al. A Cell Based Immunocytochemical Assay For Monitoring Kinase Signaling Pathways And Drug Efficacy (PDF)  Analytical Biochemistry 338 (2005) 136-142
www.Redoxsignaling.com
Signaling PAthway Database  - Kyushu University
Cell cycle - Homo sapiens (human)  - KEGG PATHWAY [http://pid.nci.nih.gov/ Pathway Interaction Database  - National Cancer Institute
Literature-curated human signaling network, the largest human signaling network database 
ชีววิทยาของเซลล์
การส่งสัญญาณของเซลล์
เคมีประสาท