Ez a fejezet a fehérje-foszforilációt irányító molekuláris gépezetet és a fehérje-foszforilációnak a sejt- és neuronális funkciók szabályozásában játszott döntő szerepét tárgyalja. A fehérje-foszforiláció a sejtek szabályozásának leggyakoribb formája, amely lényegében minden sejtfunkciót szervez, beleértve az anyagcserét, a proliferációt, a differenciálódást, a motilitást és a túlélést. A fehérje-foszforilációnak ez a központi szabályozó szerepe a primitív egysejtű szervezetektől a komplex többsejtű szervezetekig konzerválódott. Az eukarióta fehérjék több mint egyharmada foszforilálódik, és a fehérjék minden osztályát foszforilációval szabályozzák. A fehérjék foszforilációja általában konformációs változásokat idéz elő, és ezáltal befolyásolja a fehérje működését. Mind az extra-, mind az intracelluláris ingerek általában a fehérjék foszforilációjának összetett mintázatát váltják ki, hogy fiziológiai hatásukat kiváltsák. A fejezetben az extracelluláris jelek által a fehérje-foszforilációt és a neuronális funkciókat szabályozó különféle útvonalak általános sémája is bemutatásra kerül, valamint a foszforilációs gépezet nem megfelelő működésének következményei és az idegrendszeri rendellenességekbe való beleszólásuk tárgyalása.