PKA, det primära målet för cAMP, har flera viktiga substrat i neuronen. Till dessa hör såväl spännings- som ligandberoende jonkanaler, synaptiska vesikelproteiner, enzymer involverade i transmittersyntes samt proteiner som styr gentranskription.
IP som bildas tillsammans med DAG från fosfatidyl-inositol-4,5-bisfosfat stimulerar ER att frisläppa Ca
genom att docka med IP
-receptorer i vilka sedan fungerar som Ca
-kanaler. Ökad kalciummängd triggar många biokemiska processer och öppnar även kalciumaktiverade jonkanaler i cellmembranet.
Arachidonsyra bildas då ett receptoraktiverat G-protein aktiverar PLA som klyver fosfatidyl-inositol-4,5-bisfosfat till denna syra och PI. Den metaboliseras sedan av lipoxygenas till hydroperoxieikosatetraeno-syra (HPETE) samt av cyklooxigenas till prostaglandin och thromboxaner. 12-HPETE har visat sig modulera jonkanaler för vissa specifika synapser.
Tyrosinkinaser binder olika signalpeptider, som t ex EGF, FGF, NGF, BNDF samt insulin. De verkar genom dimerisation tillsammans med en annan tyrosinkinasreceptor, då de inträder i ett aktivt läge. I detta läge fosforylerar de andra proteiner i cytoplasman och signalkaskader av olika verkan uppkommer. Dessa påverkar neuronal överlevnad och differentiering och är således ganska ofta inblandade i relativt långsamma processer, även om det förekommer att tyrosinkinaser har en viss modulerande verkan vilken sker under en kortare tidsförlopp.
Second messengers förekommer även i gasform som CO och NO. Dessa gaser har framförallt tre för signalering intressanta egenskaper: