Proteinlerin tersinir fosforilasyonu prokaryot ve ökaryotlarda görülen önemli bir düzenleyiçi mekanizmadır.[4][5][6][7] Protein kinaz ve fosfataz denen enzimler bu düzenleme sürecinin fosforilasyon ve defosforilasyon kısımlarında rol oynarlar. Fosforilayon ve defosforilasyon sonucu çoğu enzim ve reseptörün yapısında bir biçim (konformasyon) değişimi olur, bunun sonucu bunlar ya etkinleşir veya etkinsizleşir. Ökaryotik proteinlerde fosforilasyonu genelde serin, treonin ve tirozin kalıntılarında olur. Prokaryotlarda bazik amino asitler olan histidin, lizin ve arjininde de fosforilasyon olur.[4][5]Apolar bir amino asit kalıntısına bir PO4 grubunun eklenmesi, proteinin hidrofobik bir kısmının çok hidrofilik bir hâl almasına neden olabilir. Proteinin bu bölgesinin diğer hidrofobik ve hidrofilik bölgeleriyle etkileşimi değişir ve böylece protein yapısında biçimsel bir değişiklik meydana gelir.
Fosforilasyonun düzenleyici rolüne bir örnek, p53 tümör baskılayıcı proteinidir. p53 proteinin etkinliği çeşitli mekanizmalarla düzenlenir[8] ve 18 farklı fosforilayon konumu vardır. p53'ün etkinleşmesihücre döngüsünü durdurur. Hücre hasar gördüğü veya hücrenin normal fizyolojisi bozulduğunda bu etkinleşme olur ve bunun sonucunda apoptozis meydana gelir.[9] Etkinsizleşme sinyalinin ardından protein defosforile olur ve çalışması durur. Çoğu sinyal transdüksiyon yolunda görülen bir mekanizmadır bu, örneğin retina'daki ışığa duyarlı hücrelerde gelen ışığa hücrenin tepki vermesinde bu süreç vardır.
