Las fosfatasas actúan en oposición a las quinasas/fosforilasas, que añaden grupos fosfato a las proteínas. La adición de un grupo fosfato puede activar o desactivar una enzima (por ejemplo, las vías de señalización de las quinasas) o permitir que se produzca una interacción proteína-proteína (por ejemplo, los dominios SH2 ); por lo tanto, las fosfatasas son parte integral de muchas vías de transducción de señales. La adición y eliminación de fosfatos no corresponde necesariamente a la activación o inhibición de la enzima, y que varias enzimas tienen sitios de fosforilación separados para activar o inhibir la regulación funcional. La CDK, por ejemplo, puede activarse o desactivarse dependiendo del residuo de aminoácido específico que se fosforile. Los fosfatos son importantes en la transducción de señales porque regulan las proteínas a las que están unidos. Para invertir el efecto regulador, se elimina el fosfato. Esto ocurre por sí mismo por hidrólisis, o está mediado por las proteínas fosfatasas.
La fosforilación de las proteínas desempeña un papel crucial en las funciones biológicas y controla casi todos los procesos celulares, incluyendo el metabolismo, la transcripción y traducción de genes, la progresión del ciclo celular, la reorganización del citoesqueleto, las interacciones proteína-proteína, la estabilidad de las proteínas, el movimiento celular y la apoptosis. Estos procesos dependen de las acciones altamente reguladas y opuestas de las FCs y las PPs, a través de cambios en la fosforilación de proteínas clave. La fosforilación de las histonas, junto con la metilación, la ubiquitinación, la sumoilación y la acetilación, también regula el acceso al ADN a través de la reorganización de la cromatina.
Uno de los principales interruptores de la actividad neuronal es la activación de las PKs y PPs por la elevación del calcio intracelular. El grado de activación de las distintas isoformas de PKs y PPs está controlado por sus sensibilidades individuales al calcio. Además, un amplio abanico de inhibidores específicos y socios de orientación, como las proteínas de andamiaje, de anclaje y adaptadoras, también contribuyen al control de las PKs y PPs y las reclutan en complejos de señalización en las células neuronales. Estos complejos de señalización suelen actuar para acercar las PKs y PPs a los sustratos objetivo y a las moléculas de señalización, así como para mejorar su selectividad restringiendo la accesibilidad a estas proteínas sustrato. Los eventos de fosforilación, por tanto, están controlados no sólo por la actividad equilibrada de las PKs y PPs sino también por su localización restringida. Las subunidades y dominios reguladores sirven para restringir proteínas específicas a compartimentos subcelulares concretos y para modular la especificidad de las proteínas. Estos reguladores son esenciales para mantener la acción coordinada de las cascadas de señalización, que en las células neuronales incluyen la señalización a corto plazo (sináptica) y a largo plazo (nuclear). Estas funciones están controladas, en parte, por la modificación alostérica mediante mensajeros secundarios y la fosforilación reversible de proteínas.
Se cree que alrededor del 30% de las PPs conocidas están presentes en todos los tejidos, mostrando el resto algún nivel de restricción tisular. Mientras que la fosforilación de proteínas es un mecanismo regulador de toda la célula, recientes estudios de proteómica cuantitativa han demostrado que la fosforilación se dirige preferentemente a las proteínas nucleares. Muchas PPs que regulan eventos nucleares, suelen estar enriquecidas o presentes exclusivamente en el núcleo. En las células neuronales, las PPs están presentes en múltiples compartimentos celulares y desempeñan un papel crítico tanto en la presinapsis como en la postsinapsis, en el citoplasma y en el núcleo, donde regulan la expresión génica.
La fosfoproteína fosfatasa es activada por la hormona insulina, que indica que hay una alta concentración de glucosa en la sangre. La enzima actúa entonces para desfosforilar otras enzimas, como la fosforilasa quinasa, la glucógeno fosforilasa y la glucógeno sintasa. Esto hace que la fosforilasa quinasa y la glucógeno fosforilasa se vuelvan inactivas, mientras que la glucógeno sintasa se activa. Como resultado, la síntesis de glucógeno aumenta y la glucogenólisis disminuye, y el efecto neto es que la energía entra y se almacena dentro de la célula.