Zweite Botenstoffe sind intrazelluläre Signalmoleküle, die von der Zelle als Reaktion auf die Exposition gegenüber extrazellulären Signalmolekülen freigesetzt werden—die ersten Botenstoffe. (Intrazelluläre Signale, eine nicht lokale Form oder Zellsignalisierung, die sowohl erste als auch zweite Botenstoffe umfasst, werden je nach Signalbereich als Juxtakrin, Parakrin und endokrin klassifiziert.) Zweite Botenstoffe lösen physiologische Veränderungen auf zellulärer Ebene wie Proliferation, Differenzierung, Migration, Überleben, Apoptose und Depolarisation aus.,
Sie sind einer der Auslöser intrazellulärer Signaltransduktionskaskaden.
Beispiele für zweite Botenstoffmoleküle sind cyclisches AMP, cyclisches GMP, Inosit-Trisphosphat, Diacylglycerin und Calcium. Erste Botenstoffe sind extrazelluläre Faktoren, häufig Hormone oder Neurotransmitter wie Adrenalin, Wachstumshormon und Serotonin., Da Peptidhormone und Neurotransmitter typischerweise biochemisch hydrophile Moleküle sind, durchqueren diese ersten Botenstoffe möglicherweise nicht physisch die Phospholipid—Doppelschicht, um Veränderungen innerhalb der Zelle direkt auszulösen-im Gegensatz zu Steroidhormonen, die dies normalerweise tun. Diese funktionelle Einschränkung erfordert, dass die Zelle über Signaltransduktionsmechanismen verfügt, um den ersten Boten in zweite Botenstoffe umzuwandeln, so dass das extrazelluläre Signal intrazellulär verbreitet werden kann., Ein wichtiges Merkmal des zweiten Messenger-Signalsystems ist, dass zweite Messenger stromabwärts an multizyklische Kinasekaskaden gekoppelt werden können, um die Stärke des ursprünglichen ersten Messenger-Signals stark zu verstärken. Beispielsweise verbinden sich RasGTP-Signale mit der Mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK) – Kaskade, um die allosterische Aktivierung von proliferativen Transkriptionsfaktoren wie Myc und CREB zu verstärken.
– Earl Wilbur Sutherland, Jr, entdeckt zweiten boten, für die er gewann 1971 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin., Sutherland sah, dass Adrenalin die Leber dazu anregen würde, Glykogen in Leberzellen in Glukose (Zucker) umzuwandeln, aber Adrenalin allein würde Glykogen nicht in Glukose umwandeln. Er fand heraus, dass Adrenalin einen zweiten Botenstoff, zyklisches AMP, auslösen musste, damit die Leber Glykogen in Glukose umwandeln konnte. Die Mechanismen wurden von Martin Rodbell und Alfred G. Gilman, der 1994 den Nobelpreis gewann, detailliert ausgearbeitet.,
Sekundäre Botensysteme können durch Enzyme synthetisiert und aktiviert werden, beispielsweise die Cyclasen, die zyklische Nukleotide synthetisieren, oder durch Öffnen von Ionenkanälen, um den Zustrom von Metallionen, beispielsweise Ca2+ – Signalisierung, zu ermöglichen. Diese kleinen Moleküle binden und aktivieren Proteinkinasen, Ionenkanäle und andere Proteine und setzen so die Signalkaskade fort.