分子克隆技术揭示磷酸二酯酶(phosphodiesterases，PDEs)是一个多基因大家族，开发选择性的磷酸二酯酶抑制剂将为多种疾病的治疗开辟新的思路。PDEs是一个多基因的大家族，它包括11型共30余种具有不同底物专一性、酶动力学特征、调控特点以及细胞与亚细胞分布区域不同的磷酸二酯酶同功酶 PDEs拥有相似的结构，均包含调控和催化两个功能区域。各型PDEs催化区的氨基酸序列75% 以上相同．显示出家族成员间的同源性．并决定着对底物或抑制剂的专一性。PDEs具有不同的底物专一性：PDE 4、7、8专一作用于cAMP，而PDE 5、6、9则选择性地作用于cGMP。PDE3以相似的亲和力与cAMP和cGMP结合，但相对较少地水解cGMP，因而在功能上被视作对cAMP专一，cGMP通过与酶作用部位的竞争性结合而起负调控因子作用。PDEs 1和．2既能水解cAMP，又能水解cGMP，但PDE1因其亚型不同，对两种底物发挥不同的水解效能。PDEs的氨基端调控区域具有高度异源性，反映PDE家族成员的不同的辅助因子。此区域是与钙调蛋白(CaM )(PDE1)、非催化的cGMP (PDE2、5、6)和转导子(transducin)(PDE6)相结合的部位。另外，PDE3和PDE4氨基端部位还包括膜上的靶区域，PDE1、3、4、5包含蛋白激酶磷酸化部位。这些磷酸化部位能够调节催化活性和(或)亚细胞定位 底物和辅助因子的恃异性组合使得cAMP和cGMP系统间的交互作用成为可能。在血小板，硝基扩管类药物或PDE5抑制剂均可使cGMP增加，进而导致PDE3受抑制而继发性地增加cAMP。相反，在肾上腺球粒细胞，心房利钠因子(atrialⅡatri—tlret~ factor，ANF)使cGMP 增加并通过cGMP介导的PDE2活化，抑制cAMP刺激的醛固酮合成。
cAMP和cGMP作为神经递质、激素、光和气味等物质的第二信使，广泛作用于细胞内靶器官，如：激酶、离子通道及各种PDEs。当外来信号经跨膜传递并引起一系列生理反应使核苷酸环化酶激活后(如图1所示)，cAMP和cGMP产生，PDEs家族的使命便是使之水解失活为5-单磷酸核苷（monophosphate nucleoside5, AMP)。核苷酸环化酶的合成和PDEs水解失活之间的平衡决定了第二信使cAMP和cGMP的浓度。值得注意的是，cGMP不但被PDEs水解，而且能调节一些PDEs活性，如PDE2可被cGMP刺激，而PDE3可被cGMP抑制，PDE4对cGMP不敏感。