Кожна клітина запрограмована відповідати на специфічні поєднання позаклітинних сигнальних молекул
Типова клітина багатоклітинного організму отримує сотні різних сигналів із довкілля. Вони можуть бути розчинними, зв'язаними із позаклітинним матриксом або з поверхнею сусідньої клітини, і здатні діяти у багатьох мільйонах комбінацій. Клітина повинна вибірково відповідати на цю навалу сигналів, згідно із своїми специфічними рисами, набутими впродовж прогресивної спеціалізації у ході розвитку. Клітина може бути запрограмованою відповідати на одну комбінацію сигналів диференціацією, на другу — розмноженням,
а на ще іншу — здійсненням певної спеціалізованої функції, наприклад, скорочення або секреції
Рис. 7 – Залежність тваринної клітини від множинних внутрішньоклітинних сигналів.
Кожен із типів клітин виявляє набір рецепторів, який дозволяє йому реагувати на відповідну сукупність сигнальних молекул, утворених іншими клітинами. Ці сигнальні молекули співпрацюють у поєднаннях, регулюючи поведінку клітини. Як показано на рисунку 7 окрема клітина потребує множинних сигналів для виживання (сині стрілки) і додаткових сигналів для поділу (червоні стрілки) або диференціації (зелені стрілки). Якщо її позбавити відповідних сигналів виживання, клітина здійснює різновид самогубства, відомий, як програмованасмерть клітини або апоптоз.
У принципі, сотні сигнальних молекул, які утворюються у тваринному організмі, можуть бути використані для створення майже необмеженого числа сигнальних комбінацій. Використання таких
поєднань для регуляції поведінки клітин дозволяє тварині високоспецифічно контролювати їх, використовуючи обмежений набір сигнальних молекул.
Рис. 8. Різноманітні відповіді, індуковані нейромедіатором ацетилхоліном.
Різні типи клітин спеціалізовані для відповіді на ацетилхолін різнимишляхами. (А і В) У цих двох типівклітин, ацетилхолінзв'язується з подібними рецепторними білками, проте утворені внутрішньоклітинні сигнали інтерпретуються по-різному у клітинах, спеціалізованих для виконання різних функцій.
Різні клітини можуть по-різному відповідати на однакові позаклітинні сигнальні молекули
Існують різні специфічні способи реакції клітини на довкілля. Вони відрізняються відповідно до набору клітинних білків-рецепторів, які визначають здатність клітини відповідати на певну сукупність сигналів, а також за внутрішньоклітинними механізмами інтеграції та інтерпретації отриманих сигналів (рис. 1). Тому одна сигнальна молекула часто зумовлює відмінні ефекти для різних клітин-мішеней. Для прикладу, нейромедіатор ацетилхолін стимулює скорочення клітин скелетних м'язів, але знижує частоту і силу скорочення клітин серцевого м'яза. Це зумовлене відмінністю білків-рецепторів ацетилхоліну на клітинах скелетних м'язів від білків на клітинах серцевих м'язів. Проте відмінності у рецепторах не завжди пояснюють різницю в ефектах. У багатьох випадках, одна і та є сигнальна
молекула зв'язується з ідентичними рецепторами, але викликає дуже різні відповіді у різних типах клітин-мішеней. Це відображає відмінності внутрішніх клітинних апаратів, із якими сполучені рецептори (рис. 8).