Semnalizarea celulară este un termen general care se referă la numeroasele și variatele procese prin care sunt generate, menținute, utilizate și încheiate comunicațiile care controlează activitățile la nivel de celule. O parte substanțială a genomului unui organism codifică, în general, proteinele implicate în procesele de semnalizare, deoarece semnalizarea celulară este implicată în orice, de la dezvoltarea unui organism până la răspunsul la diferiți stimuli din interiorul și din exteriorul organismului. Pentru a ilustra importanța semnalizării adecvate, defectele unei singure căi de semnalizare pot cauza, în multe organisme, probleme de dezvoltare care duc la mortalitatea infantilă. Cea mai mare parte a semnalizării are loc între celulele unui organism individual, dar uneori poate apărea între organisme de diferite specii.
Semnalizarea celulară poate apărea în multe moduri diferite. Unele au loc în interiorul unei celule individuale, fără a ține cont de celulele din exterior. Comunicarea intercelulară poate apărea prin semnalizare juxtacrină, prin care două celule în contact direct schimbă semnale; semnalizare paracrină, prin care celulele comunică pe distanțe celulare relativ scurte; și semnalizare endocrină, prin care celulele care sunt relativ îndepărtate una de cealaltă comunică. Celulele comunică cu celulele neadiacente prin eliberarea elementelor de semnalizare în mediul celular din apropiere sau în sânge. Semnalele eliberate în sânge sunt denumite hormoni și sunt capabile să provoace modificări semnificative în celulele îndepărtate.
Este necesar ca generarea și proliferarea semnalelor celulare să fie strâns reglate, astfel încât căile de semnalizare sunt rareori la fel de simple precum „semnalul celular A provoacă efectul B”. În plus, multe procese de semnalizare se suprapun în mod semnificativ și pot fi necesare multe componente de semnalizare diferite pentru a genera un efect. Procesele de semnalizare celulară sunt, în consecință, organizate în mod obișnuit în „căi de semnalizare” care descriu numeroasele componente de semnalizare și reglare diferite care există între semnalul sau semnalele inițiale și efectul sau efectele finale. Diferențele în căile de semnalizare celulară pot afecta viteza, eficiența și precizia semnalului. Acest lucru este important, deoarece uneori un stimul sau semnal trebuie să poată induce un efect puternic foarte rapid, în timp ce în alte cazuri este mai important ca un stimul să inducă un răspuns care să corespundă puterii semnalului.
Există mai multe metode diferite prin care cercetătorii studiază semnalizarea celulară. Metodele tradiționale se concentrează în general pe identificarea și descrierea unor părți particulare ale căii de semnalizare celulară. O metodă posibilă pentru a face acest lucru implică prevenirea exprimării unei gene suspectate de implicare într-o cale de semnalizare și observarea efectelor. O altă abordare pentru studierea căilor de semnalizare celulară implică o abordare biologică cunoscută sub numele de biologie a sistemelor. În biologia sistemelor, sunt analizate căi de semnalizare largi, ramificate, sunt notate proprietățile lor emergente și sunt analizate efectele modificărilor mici în întregul sistem.