In diesem Kapitel werden die molekulare Maschinerie, die die Proteinphosphorylierung steuert, und die entscheidende Rolle der Proteinphosphorylierung bei der Regulierung zellulärer und neuronaler Funktionen behandelt. Die Proteinphosphorylierung ist die häufigste Form der zellulären Regulierung, die im Wesentlichen alle zellulären Funktionen, einschließlich Stoffwechsel, Proliferation, Differenzierung, Motilität und Überleben, steuert. Von primitiven einzelligen Organismen bis hin zu komplexen mehrzelligen Organismen ist diese zentrale regulatorische Rolle der Proteinphosphorylierung erhalten geblieben. Mehr als ein Drittel aller eukaryotischen Proteine werden phosphoryliert, und jede Proteinklasse wird durch Phosphorylierung reguliert. Die Phosphorylierung von Proteinen führt in der Regel zu Konformationsänderungen und beeinflusst dadurch die Proteinfunktion. Sowohl extra- als auch intrazelluläre Stimuli lösen im Allgemeinen komplexe Muster der Proteinphosphorylierung aus, um ihre physiologischen Wirkungen zu erzielen. Ein allgemeines Schema der verschiedenen Wege, über die extrazelluläre Signale die Proteinphosphorylierung und neuronale Funktionen regulieren, wird in diesem Kapitel ebenso dargestellt wie die Erörterung der Folgen eines unsachgemäßen Funktionierens der Phosphorylierungsmaschinerie und ihrer Auswirkungen auf neuronale Störungen.