Fosfatazele acționează în opoziție cu kinazele/fosforilazele, care adaugă grupări fosfat la proteine. Adăugarea unei grupări fosfat poate activa sau dezactiva o enzimă (de exemplu, căile de semnalizare a kinazelor) sau permite producerea unei interacțiuni proteină-proteină (de exemplu, domeniile SH2 ); prin urmare, fosfatazele fac parte integrantă din multe căi de transducție a semnalelor. Adăugarea și îndepărtarea fosfatului nu corespund neapărat activării sau inhibării enzimei și că mai multe enzime au situsuri de fosforilare separate pentru activarea sau inhibarea reglării funcționale. CDK, de exemplu, poate fi activată sau dezactivată în funcție de reziduul de aminoacid specific care este fosforilat. Fosfații sunt importanți în transducția semnalelor, deoarece reglează proteinele de care sunt legați. Pentru a inversa efectul de reglare, fosfatul este eliminat. Acest lucru are loc de unul singur prin hidroliză sau este mediat de proteinele fosfataze.
Fosforilarea proteinelor joacă un rol crucial în funcțiile biologice și controlează aproape toate procesele celulare, inclusiv metabolismul, transcrierea și traducerea genelor, progresia ciclului celular, rearanjarea citoscheletului, interacțiunile proteină-proteină, stabilitatea proteinelor, mișcarea celulară și apoptoza. Aceste procese depind de acțiunile extrem de reglementate și opuse ale PK-urilor și PP-urilor, prin modificări ale fosforilării proteinelor-cheie. Fosforilarea histonilor, împreună cu metilarea, ubiquitinarea, sumoilarea și acetilarea, reglează, de asemenea, accesul la ADN prin reorganizarea cromatinei.
Unul dintre comutatoarele majore pentru activitatea neuronală este activarea PK-urilor și PP-urilor prin calciu intracelular ridicat. Gradul de activare a diferitelor izoforme de PKs și PPs este controlat de sensibilitatea individuală a acestora la calciu. În plus, o gamă largă de inhibitori specifici și parteneri de direcționare, cum ar fi proteinele de scheletare, de ancorare și de adaptare, contribuie, de asemenea, la controlul PKs și PPs și le recrutează în complexe de semnalizare în celulele neuronale. Astfel de complexe de semnalizare acționează de obicei pentru a aduce PK și PP în imediata apropiere a substraturilor țintă și a moleculelor de semnalizare, precum și pentru a le spori selectivitatea prin restricționarea accesului la aceste proteine substrat. Prin urmare, evenimentele de fosforilare sunt controlate nu numai de activitatea echilibrată a PK-urilor și PP-urilor, ci și de localizarea lor restrictivă. Subunitățile și domeniile de reglare servesc la restricționarea proteinelor specifice în anumite compartimente subcelulare și la modularea specificității proteinelor. Acești regulatori sunt esențiali pentru menținerea acțiunii coordonate a cascadelor de semnalizare, care, în celulele neuronale, includ semnalizarea pe termen scurt (sinaptică) și pe termen lung (nucleară). Aceste funcții sunt, în parte, controlate prin modificarea alosterică de către mesagerii secundari și prin fosforilarea reversibilă a proteinelor.
Se consideră că aproximativ 30% dintre PP cunoscute sunt prezente în toate țesuturile, restul prezentând un anumit nivel de restricție tisulară. În timp ce fosforilarea proteinelor este un mecanism de reglementare la nivelul întregii celule, studii recente de proteomică cantitativă au arătat că fosforilarea vizează în mod preferențial proteinele nucleare. Multe PP care reglează evenimentele nucleare sunt adesea îmbogățite sau prezente exclusiv în nucleu. În celulele neuronale, PP sunt prezente în mai multe compartimente celulare și joacă un rol critic atât la pre cât și la post-sinapse, în citoplasmă și în nucleu, unde reglează expresia genelor.
Fosfoproteina fosfataza este activată de hormonul insulină, care indică faptul că există o concentrație ridicată de glucoză în sânge. Enzima acționează apoi pentru a defosforila alte enzime, cum ar fi fosforilază kinaza, glicogen fosforilază și glicogen sintetaza. Acest lucru duce la inactivitatea fosforilazei kinazei și a fosforilazei glicogenului, în timp ce glicogenul sintetaza este activat. Ca urmare, sinteza glicogenului este crescută și glicogenoliza este diminuată, iar efectul net este ca energia să intre și să fie stocată în interiorul celulei.
.