Fosfatases atuam em oposição às kinases/fosforilases, que adicionam grupos fosfatados às proteínas. A adição de um grupo fosfato pode ativar ou desativar uma enzima (por exemplo, vias de sinalização cinase) ou permitir a interação proteína-proteína (por exemplo, domínios SH2); portanto, as fosfatases são parte integrante de muitas vias de transdução de sinal. A adição e remoção de fosfatos não correspondem necessariamente à ativação ou inibição da enzima e que várias enzimas têm locais separados de fosforilação para ativar ou inibir a regulação funcional. O CDK, por exemplo, pode ser ativado ou desativado dependendo do resíduo específico do aminoácido que está sendo fosforilado. Os fosfatos são importantes na transdução de sinal porque regulam as proteínas às quais estão ligados. Para reverter o efeito regulatório, o fosfato é removido. Isto ocorre por si só através da hidrólise, ou é mediado pelas fosfatases proteicas.
Fosforilação proteica desempenha um papel crucial nas funções biológicas e controla quase todos os processos celulares, incluindo metabolismo, transcrição e tradução de genes, progressão do ciclo celular, rearranjo citoesquelético, interacções proteína-proteína, estabilidade proteica, movimento celular, e apoptose. Estes processos dependem das ações altamente reguladas e opostas de PKs e PPs, através de mudanças na fosforilação das proteínas-chave. A fosforilação histonal, juntamente com a metilação, ubiquitinação, sumoilação e acetilação, também regula o acesso ao DNA através da reorganização da cromatina.
Um dos principais interruptores para a atividade neuronal é a ativação de PKs e PPs por meio de cálcio intracelular elevado. O grau de activação das várias isoformas de PKs e PPs é controlado pelas suas sensibilidades individuais ao cálcio. Além disso, uma ampla gama de inibidores específicos e parceiros-alvo como andaimes, ancoragem e proteínas adaptadoras também contribuem para o controle de PKs e PPs e os recrutam para complexos de sinalização em células neuronais. Tais complexos de sinalização tipicamente agem para trazer PKs e PPs em estreita proximidade com substratos alvo e moléculas de sinalização, bem como aumentar sua seletividade, restringindo a acessibilidade a essas proteínas de substrato. Os eventos de fosforilação, portanto, são controlados não apenas pela atividade balanceada de PKs e PPs, mas também pela sua localização restrita. Subunidades e domínios regulamentares servem para restringir proteínas específicas a compartimentos subcelulares particulares e para modular a especificidade das proteínas. Estes reguladores são essenciais para manter a ação coordenada das cascatas de sinalização, que em células neuronais incluem sinalização de curto prazo (sináptica) e de longo prazo (nuclear). Estas funções são, em parte, controladas por modificação alostérica por mensageiros secundários e fosforilação reversível da proteína.
Pensa-se que cerca de 30% dos PPs conhecidos estão presentes em todos os tecidos, sendo que o resto mostra algum nível de restrição tecidual. Enquanto a fosforilação protéica é um mecanismo regulador de toda a célula, estudos recentes de proteômica quantitativa mostraram que a fosforilação tem como alvo preferencial as proteínas nucleares. Muitos PPs que regulam eventos nucleares, muitas vezes são enriquecidos ou estão exclusivamente presentes no núcleo. Nas células neuronais, os PPs estão presentes em múltiplos compartimentos celulares e desempenham um papel crítico tanto no pré como no pós-sinapses, no citoplasma e no núcleo onde regulam a expressão gênica.
Fosfoproteína fosfatase é ativada pelo hormônio insulina, o que indica que há uma alta concentração de glicose no sangue. A enzima então age para desfosforilar outras enzimas, como a fosforilase quinase, glicogênio fosforilase e glicogênio sintetase. Isso leva à fosforilase quinase e à fosforilase glicogênica, que se torna inativa, enquanto a glicogênio sintetase é ativada. Como resultado, a síntese de glicogênio é aumentada e a glicogenólise é diminuída, e o efeito líquido é que a energia entra e é armazenada dentro da célula.