AMP是一個重要的基因表達調控物質（Monall，1991）。在原核生物中cAMP被認為是直接活化RNA聚合酶以促進轉錄，即通過該酶的6因子的磷酸化來實現促進InRNA轉錄。近年來的研究表明，真核細胞中cAMP的作用與轉錄因子調節有關。Montndny等（1986）發現許多cAMP誘導轉錄的真核基因的啟動子周圍多含有一致或近乎一致的8個堿基對的回文序列5’－TGACGTCA－3’，并命名為cAMP反應序列（cAM－responsi、 ele。nt，CRE），是這些基因識別cAMP信號的重要部位。同時，他們還發現cAMP誘導的靶基因表達還需要PKA的激活。
cAMP水平增高激活PKA，PKA又可能通過使某些特異的轉錄因子進行磷酸化，介導cAMP引起的基因表達（Montndny等，1986）。許多試驗表明，PKA可使組蛋白磷酸化，磷酸化的組蛋白由于帶電狀態及構象的改變，與DNA結合松弛而分離，從而解除了組蛋白對這段基因的抑制，使轉錄得以進行。
另有試驗發現，在體外PKA可使非組蛋白磷酸化，磷酸化的酸性蛋白酸性增強，帶有較多的負電荷，與帶正電荷的組蛋白有較強的親和力而相互結合，使組蛋白與DNA分離，解除組蛋白對DNA的阻抑而進行轉錄（易健華，1981；孫大業等，1997）。
環腺苷酸對細胞增殖與分化的調節細胞的增殖與分化是細胞的兩個基本特征。增殖包括細胞的生長、DNA復制和細胞分裂，是通過細胞周期來實現的。分化意味著細胞內的DNA通過轉錄生成InRNA，再進一步合成專一性的蛋白質（酶），最終導致細胞形態、結構、生化組成和功能等各種差異。
細胞增殖與分化是一對既相聯系又相矛盾的過程，cAMP在調節這對矛盾中起著重要的作用（ Burgering等，1995 ；Dumont等，1989）。cAMP對離體細胞有抑制細胞分裂、促進分化的作用。因此，凡能使細胞內cAMP含量升高的因素均能降低細胞的生長速度，抑制細胞的增殖，而促進細胞的分化。Miyasaki（1992）認為，cAMP對細胞增殖具有雙重效應，即在GO或早G1期時對細胞增殖具有促進作用，而在晚G1期時則起抑制作用。
另外，cAMP與腫瘤有一定的關系，正常細胞和腫瘤細胞中的cAMP含量是有差異的，在腫瘤細胞內cAMP一般低于正常細胞水平。