Fosfatázy působí v protikladu ke kinázám/fosforylázám, které přidávají fosfátové skupiny do proteinů. Přidání fosfátové skupiny může aktivovat nebo deaktivovat enzym (např. kinázové signální dráhy) nebo umožnit interakci protein-protein (např. SH2 domény ); proto jsou fosfatázy nedílnou součástí mnoha signálních transdukčních drah. Přidání a odebrání fosfátu nemusí nutně odpovídat aktivaci nebo inhibici enzymu a že několik enzymů má samostatná fosforylační místa pro aktivaci nebo inhibici funkční regulace. Například CDK může být buď aktivována, nebo deaktivována v závislosti na konkrétním fosforylovaném aminokyselinovém zbytku. Fosforyláty jsou důležité při přenosu signálu, protože regulují proteiny, na které jsou navázány. Ke zvrácení regulačního účinku se fosfát odstraní. K tomu dochází samostatně hydrolýzou nebo je zprostředkováno proteinfosfatázami.
Fosforylace proteinů hraje klíčovou roli v biologických funkcích a řídí téměř všechny buněčné procesy, včetně metabolismu, transkripce a translace genů, průběhu buněčného cyklu, přestavby cytoskeletu, interakcí protein-protein, stability proteinů, pohybu buněk a apoptózy. Tyto procesy závisí na vysoce regulovaném a protichůdném působení PK a PP prostřednictvím změn fosforylace klíčových proteinů. Fosforylace histonů spolu s metylací, ubikvitinací, sumoylací a acetylací také reguluje přístup k DNA prostřednictvím reorganizace chromatinu.
Jedním z hlavních přepínačů neuronální aktivity je aktivace PKs a PPs zvýšeným množstvím intracelulárního vápníku. Stupeň aktivace různých izoforem PKs a PPs je řízen jejich individuální citlivostí na vápník. Kromě toho se na řízení PKs a PPs podílí také celá řada specifických inhibitorů a cílových partnerů, jako jsou lešení, kotevní a adaptorové proteiny, které je rekrutují do signálních komplexů v neuronálních buňkách. Tyto signalizační komplexy obvykle působí tak, že PK a PP se dostávají do těsné blízkosti cílových substrátů a signalizačních molekul a také zvyšují jejich selektivitu omezením přístupu k těmto substrátovým proteinům. Fosforylace je tedy řízena nejen vyváženou aktivitou PK a PP, ale také jejich omezenou lokalizací. Regulační podjednotky a domény slouží k omezení specifických proteinů na určité subcelulární kompartmenty a k modulaci specifity proteinů. Tyto regulátory jsou nezbytné pro udržení koordinovaného působení signálních kaskád, které v neuronálních buňkách zahrnují krátkodobou (synaptickou) a dlouhodobou (jadernou) signalizaci. Tyto funkce jsou částečně řízeny alosterickou modifikací pomocí sekundárních poslů a reverzibilní fosforylací proteinů.
Předpokládá se, že přibližně 30 % známých PP je přítomno ve všech tkáních, přičemž zbytek vykazuje určitou úroveň tkáňového omezení. Fosforylace proteinů je sice regulační mechanismus pro celou buňku, ale nedávné kvantitativní proteomické studie ukázaly, že fosforylace se přednostně zaměřuje na jaderné proteiny. Mnoho PP, které regulují jaderné děje, je často obohaceno nebo výhradně přítomno v jádře. V neuronálních buňkách jsou PP přítomny ve více buněčných kompartmentech a hrají rozhodující roli v pre-synapsích i postsynapsech, v cytoplazmě i v jádře, kde regulují genovou expresi.
Fosfoproteinfosfatáza je aktivována hormonem inzulinem, který signalizuje, že v krvi je vysoká koncentrace glukózy. Enzym pak působí na defosforylaci jiných enzymů, například fosforylázové kinázy, glykogenfosforylázy a glykogen syntázy. To vede k tomu, že se fosforyláza kináza a glykogen fosforyláza stanou neaktivními, zatímco glykogen syntáza se aktivuje. V důsledku toho se zvýší syntéza glykogenu a sníží glykogenolýza, což má za následek, že se energie dostává do buňky a ukládá se v ní.