第二信使分子的主要作用之一是激活一类蛋白激酶,催化ATP磷酸基团向蛋白质转移。CAMP依赖的蛋白激酶(PKA)、cGMP依赖的蛋白激酶(PKG)、钙/钙调素依赖的蛋白激酶(CaMK)、以及钙/磷脂酰丝氨酸依赖的蛋白激酶C(PKC)等四种蛋白激酶使蛋白质的丝氨.蛋白激酶催化底物蛋白从脱磷酸转变为磷酸化,蛋白磷酸酶则把磷酸化蛋白质变回脱磷酸状态。