激活磷脂酶C、以IP3和DAG作为双信使的G蛋白偶联受体介导的信号通路
磷脂酰肌醇（PI）信号通路以IP3和DAG为第二信使，由PI合成。细胞膜上的磷脂酶C（PLC）被G蛋白激活，导致4，5-二磷脂酰基醇分解为2个重要的细胞内第二信使：DAG和IP3。DAG留在质膜中，IP3扩散到细胞质中。
PI信号通路的过程可以概括为：细胞膜结合的PI激酶将肌醇环上特定的羟基磷酸化，形成磷脂酰肌醇4磷酸（PIP）和磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2），胞外信号分子与Go或Gq蛋白偶联的受体结合，通过G蛋白开关机制引起质膜上磷脂酶C的β异构体（PLCβ）的活化，致使质膜上PIP2被水解成IP3和DAG 2个第二信使。IP3刺激细胞内质网释放Ca2+进入细胞质基质，使细胞内Ca2+浓度升高。DAG激活蛋白激酶C（PKC），活化的PKC进一步使底物蛋白磷酸化，可以激活Na+/H+交换，引起细胞内p H值升高。以磷酯酰肌醇代谢为基础的信号通路最大的特点是胞外信号被膜受体接受后可同时产生2个胞内信使，分别激活2种不同的信号通路，即IP3Ca2+和DAG-PKC途径，实现细胞对外界信号的应答，因此人们把这种信号系统称为双信使系统（double messenger system）。(https://www.daowen.com)
IP3通过细胞内扩散，结合并开启内质网膜上IP3敏感的Ca2+通道，引起Ca2+顺电化学梯度从内质网钙库释放进入细胞质基质，通过结合CaM引起细胞反应。IP3的主要功能是引发储存在内质网中的Ca2+转移到细胞质基质中，使细胞质中游离Ca2+浓度提高。依靠内质网膜上的IP3门控Ca2+通道将储存的Ca2+释放到细胞质基质中是几乎所有真核细胞内Ca2+动员的主要途径。
IP3门控Ca2+通道由4个亚基组成，每个亚基在N端胞质结构域有一个IP3结合位点。IP3的结合导致通道开放，Ca2+从内质网腔释放到细胞质基质中。将细胞中发现的各种磷酸肌醇加到内质网膜泡的制备物中，只有IP3能引起Ca2+的释放，表明IP3具有效应特异性。IP3介导的Ca2+水平升高只是瞬时的，因为质膜和内质网膜上Ca2+泵的启动会分别将Ca2+泵出细胞和泵进内质网腔，原因是：一方面，细胞质基质中的Ca2+会促进IP3门控Ca2+通道的开启，因为Ca2+会增加通道受体对IP3的亲和性，促使储存Ca2+的更多释放；另一方面，细胞质基质中Ca2+浓度升高会通过降低通道受体对IP3的亲和性，抑制IP3诱导的胞内储存Ca2+的释放。当细胞中IP3通路受到刺激时，这种由细胞质基质中Ca2+对内质网膜腔上IP3门控Ca2+通道的复杂调控会导致细胞质基质中Ca2+水平的快速震荡。
一般来说，Ca2+不直接作用于靶蛋白，而是通过Ca2+反应蛋白间接作用。钙调蛋白CaM是真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白，它的多肽链由148个氨基酸残基组成，包含4个结构域，每个结构域都能与1个Ca2+结合。CaM本身没有活动，结合Ca2+后激活靶酶的过程可分为两个步骤：①Ca2+与CaM结合，形成活化态的Ca2+--CaM复合体。②Ca2+--CaM复合体再与靶酶结合将其活化，这是一个受Ca2+浓度控制的可逆反应。CaM是一类特别重要的靶酶，动物细胞的许多功能活动都是由CaM介导的。例如，细胞中CaM复合体水平的提高有利于受精后胚胎发育的开始，刺激肌肉细胞的收缩。哺乳动物大脑神经元突触中有一种特殊类型的钙调蛋白激酶，它是记忆通路的组成部分，缺失这种钙调蛋白激酶的突变小鼠表现出显著的记忆缺陷。根据细胞类型的不同，Ca2+可以激活或抑制各种靶酶和运输系统，改变膜的离子通透性，诱导膜融合以及改变细胞骨架的结构和功能。
作为双信使之一的DAG结合在质膜上可活化与质膜结合的PKC。PKC有两个功能区，一个是亲水的催化活性中心，另一个是疏水的膜结合区。在静息细胞中，PKC以非活性形式分布于细胞质中，当细胞接受外界信号刺激时，PIP2水解，质膜上的DAG瞬间积累，细胞质中Ca2+浓度升高，导致细胞质基质中的PKC与Ca2+结合后转位到质膜内表面被活化，进而使不同类型细胞中不同底物蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。PKC是Ca2+和磷脂酰丝氨酸依赖性的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，具有广泛的作用底物，参与众多生理活动，既涉及细胞分泌、肌肉收缩等短期生理效应，又涉及细胞增殖、分化等长期生理效应。DAG只是PIP2水解时形成的暂时性产物，通过两种途径终止其信使作用：第一种是被DAG酶磷酸化形成磷脂酸，进入磷脂酰肌醇代谢途径；第二种是被DAG酯酶水解成单酰甘油。由于DAG代谢周期短，不能长期维持PKC活性，而细胞增殖或分化行为的变化又要求PKC长期产生效应。现在人们发现另一种DAG生成途径，即由磷脂酶催化质膜上的磷脂酰胆碱断裂产生DAG，该途径维持PKC的长期效应。在许多细胞中，PKC的活化可增强特殊基因的转录，已知PKC的活化至少有两条途径：一条是PKC激活一条蛋白激酶的级联反应，导致与DNA特异序列结合的基因调控蛋白的磷酸化和激活，进而增强特殊基因的转录；另一条是PKC的活化导致一种抑制蛋白的磷酸化，从而使细胞质中基因调控蛋白摆脱抑制状态释放出来，进入细胞核刺激特殊基因的转录。