Algumas proteínas ajudam a regular a atividade celular ou fisiológica. Entre elas estão muitos hormônios. Um exemplo é a insulina, a qual regula o metabolismo dos açúcares e o hormônio de crescimento da hipófise. A responsta celular a muitos sinais hormonais é freüentemente regulada por uma classe de proteínas que se ligam ao GTP e são chamadas proteínas G (o GTP é estreitamente relacionado ao ATP com a guanina substituindo a adenina).A expressão seqüencial controlada da informação genética é essencial para o crescimento e a diferenciação ordenados das células. Só se expressa uma pequena fração do genoma de uma célula em cada momento. Nas bactérias, as proteínas repressoras são elementos controladores importantes que silenciam segmentos específicos do DNA de uma célula.

Em organismos superiores, o crescimento e a diferenciação são controlados pelos fatores proteicos de crescimento. Por exemplo, o fator de crescimento de nervos guia a formação de redes neurais. De fato, as proteínas servem em todas as células como sensores que controlam o fluxo de energia e de matéria.

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