Proteinler sinyalin dönüştürülmesi yolağında önemli rol oynamaktadır. Diğer başka moleküller de rol oynayabilir. Birçok yolakta ikincil mesajcı küçük, protein olmayan moleküllerdir ve bunlar reseptöre ligandın bağlanmasından (birincil mesajcı) sonra sinyalin diğer birime iletilmesinde rol oynar.
İkincil mesajcılar kalsiyum iyonları, siklik AMP (cAMP), ATP deriverleri ve inositol fosfat (fosfolipitten oluşan) olabilmektedir.
Kalsiyum iyonları ikincil mesajcı olarak rol oynar. Hücrelerin çoğunda, sitozoldeki kalsiyum konsantrasyonu çok düşüktür çünkü plazma membranındaki iyon pompası kalsiyum iyonlarını sürekli dışarı atar. Sinyal amacıyla kullanılan kalsiyum iyonları endoplazmik retikulumda depolanabilir. Upstream sinyal olaylarında ligandın bağlanmasıyla birlikte kalsiyum kanalları açılarak dışardan hücre içerisine yüksek seviyede kalsiyum girmesi sağlanır. Hücredeki bazı proteinlerde kalsiyumun bağlanma yerleri vardır. Bu nedenle kalsiyum proteine bağlanabilir, proteine bağlandığında onun şeklini değiştirir. Proteinin şeklini değiştirmesi, fonksiyonunu da değiştirmektedir. Hücreden hüceye barındırdıkları proteinlerin kalsiyuma tepkisi farklıdır. Örneğin pankreastaki insülin salgılayan beta hücreleri kalsiyum sinyaliyle insülin salgılamaya başlar. Kas hücrelerindeki kalsiyum sinyali kasın kasılmasına neden olur.
İkincil mesajcı olarak bazı hücreler siklik adenozin monofosfat (cAMP) kullanır. Sinyale yanıt olarak adenil siklaz adı verilen enzim, iki fosfat ayırıp kalan fosfatları şekere bağlayarak halka oluşmasına neden olduğu için ATP'den cAMP oluşmasına sağlar. cAMP oluştuğunda protein kinaz A (PKA) enzimini aktive eder, bu enzim hedefin fosforillenmesini sağlar ve bu şekilde sinyali iletir. Çeşitli hücre tiplerinde protein kinaz vardır ve her birinde farklı proteini hedef alır. Bu sayede cAMP'nin duruma göre farklı yanıt oluşturmasını sağlar. cAMP sinyalleşmesi fosfodiesteraz adı verilen enzimle, cAMP'deki halka kırılarak, adenozin monofosfata (AMP) dönüştürülerek bitirilir.
Aktive olan reseptör phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate'dan (PtdIns4,5P2), diacylglycerol (DAG) ve inositol 1,4,5-triphosphate (InsP3) hidrolize eden phospholipase C'yi harekete geçirir. InsP3, hücreye yayılır ve InsP3 reseptörüyle etkileşime girdiğinde Ca2+ açığa çıkar. Ca2+'nın açığa çıkması fertilizasyon, proliferasyon, metabolizma ve sekresyon gibi olayların başlatılmasını sağlayan primer sinyal olarak etki eder. Uyarılabilir hücrelerde primer Ca2+ sinyali receptor-operated channels (ROC) veya voltage-operated channels (VOC) tarafından oluşturulur. Primer Ca2+ sinyalini, iç depolardan Ca2+ salınmasını sağlayan ryanodine reseptörleri arttırır. InsP3/Ca2+ sinyal yolağı, primer sinyal üzerinden nöronların uyarılması, beta-hücre insülin sekresyonu ve iskelet hücrelerinin kasılması gibi olayları düzenler (Berridge MJ, 2016).
Berridge MJ. The Inositol Trisphosphate/Calcium Signaling Pathway in Health and Disease. Physiol Rev. 2016;96:1261-96.