Η κυτταρική σηματοδότηση είναι ένας γενικός όρος που αναφέρεται στις πολλές και ποικίλες διαδικασίες με τις οποίες οι επικοινωνίες που ελέγχουν δραστηριότητες σε επίπεδο κυττάρου δημιουργούνται, διατηρούνται, χρησιμοποιούνται και τερματίζονται. Ένα σημαντικό μέρος του γονιδιώματος ενός οργανισμού γενικά κωδικοποιεί πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε διαδικασίες σηματοδότησης, καθώς η κυτταρική σηματοδότηση εμπλέκεται σε όλα, από την ανάπτυξη ενός οργανισμού έως την απόκριση σε διάφορα ερεθίσματα μέσα και έξω από τον οργανισμό. Για να καταδειχθεί η σημασία της σωστής σηματοδότησης, τα ελαττώματα σε ένα μονοπάτι σηματοδότησης μπορούν, σε πολλούς οργανισμούς, να προκαλέσουν αναπτυξιακά προβλήματα που οδηγούν σε βρεφική θνησιμότητα. Η περισσότερη σηματοδότηση συμβαίνει μεταξύ των κυττάρων ενός μεμονωμένου οργανισμού, αλλά μπορεί μερικές φορές να συμβεί μεταξύ οργανισμών διαφορετικών ειδών.
Η κυτταρική σηματοδότηση μπορεί να συμβεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Ορισμένες λαμβάνουν χώρα μέσα σε ένα μεμονωμένο κύτταρο χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα εξωτερικά κύτταρα. Η διακυτταρική επικοινωνία μπορεί να συμβεί μέσω σηματοδότησης δίπλα, με την οποία δύο κύτταρα σε άμεση επαφή ανταλλάσσουν σήματα. παρακρινική σηματοδότηση, μέσω της οποίας τα κύτταρα επικοινωνούν σε σχετικά μικρές κυτταρικές αποστάσεις. και ενδοκρινής σηματοδότησης, μέσω των οποίων επικοινωνούν κύτταρα που βρίσκονται σχετικά μακριά μεταξύ τους. Τα κύτταρα επικοινωνούν με μη γειτονικά κύτταρα απελευθερώνοντας στοιχεία σηματοδότησης στο κοντινό κυτταρικό περιβάλλον ή στο αίμα. Τα σήματα που απελευθερώνονται στο αίμα αναφέρονται ως ορμόνες και είναι σε θέση να προκαλέσουν σημαντικές αλλαγές σε απομακρυσμένα κύτταρα.
Είναι απαραίτητο η παραγωγή και ο πολλαπλασιασμός των κυτταρικών σημάτων να ρυθμίζεται στενά, επομένως οι διαδρομές σηματοδότησης είναι σπάνια τόσο απλές όσο το «κυτταρικό σήμα Α προκαλεί αποτέλεσμα Β». Επιπλέον, πολλές διαδικασίες σηματοδότησης αλληλεπικαλύπτονται σημαντικά και πολλά διαφορετικά συστατικά στοιχεία σηματοδότησης μπορεί να είναι απαραίτητα για να δημιουργήσουν ένα αποτέλεσμα. Κατά συνέπεια, οι διαδικασίες σηματοδότησης κυττάρων οργανώνονται συνήθως σε “διαδρομές σηματοδότησης” που περιγράφουν τα πολλά διαφορετικά σηματοδοτικά και ρυθμιστικά συστατικά που υπάρχουν μεταξύ του αρχικού σήματος ή των σημάτων και του τελικού αποτελέσματος ή επιδράσεων. Οι διαφορές στα μονοπάτια σηματοδότησης κυττάρων μπορούν να επηρεάσουν την ταχύτητα, την απόδοση και την ακρίβεια του σήματος. Αυτό είναι σημαντικό, καθώς μερικές φορές ένα ερέθισμα ή ένα σήμα πρέπει να είναι σε θέση να προκαλέσει ένα ισχυρό αποτέλεσμα πολύ γρήγορα, ενώ σε άλλες περιπτώσεις είναι πιο σημαντικό για ένα ερέθισμα να προκαλέσει μια απόκριση που αντιστοιχεί στην ισχύ του σήματος.
Υπάρχουν αρκετές διαφορετικές μέθοδοι με τις οποίες οι ερευνητές μελετούν την κυτταρική σηματοδότηση. Οι παραδοσιακές μέθοδοι επικεντρώνονται γενικά στον εντοπισμό και την περιγραφή συγκεκριμένων τμημάτων μιας οδού σηματοδότησης κυττάρων. Μια πιθανή μέθοδος για να γίνει αυτό περιλαμβάνει την πρόληψη της έκφρασης ενός γονιδίου που είναι ύποπτο για εμπλοκή σε μια οδό σηματοδότησης και την παρατήρηση των επιδράσεων. Μια άλλη προσέγγιση για τη μελέτη των οδών σηματοδότησης κυττάρων περιλαμβάνει μια βιολογική προσέγγιση γνωστή ως βιολογία συστημάτων. Στη βιολογία των συστημάτων, αναλύονται ευρείες, διακλαδισμένες διαδρομές σηματοδότησης, σημειώνονται οι αναδυόμενες ιδιότητές τους και αναλύονται οι επιδράσεις μικρών αλλαγών σε ολόκληρο το σύστημα.