La calmoduline est une petite protéine (16,7 kDa) réceptrice du calcium, qui joue un rôle fondamental dans la vasomotricité. Lorsque la Ca²⁺ intracellulaire augmente (de 0,1 à 10 μM) la calmoduline fixe 4 Ca²⁺, change de conformation et interagit avec ses protéines cibles. Au niveau du muscle lisse vasculaire, elle active la kinase de la chaîne légère de la myosine et interagit avec la caldesmone permettant d'une part, la phosphorylation de la myosine et d'autre part, l'interaction actine-myosine. Ces deux processus conduisent à la contraction du muscle lisse vasculaire. La calmoduline active également les enzymes impliquées dans la régulation des nucléotides cycliques: l'adénylate cyclase qui synthétise l'adénosine monophosphoride cyclique et la phosphodiestérase dépendante de la calmoduline qui hydrolyse préférentiellement le guanosine monophosphate cyclique. L'adénosine monophosphoride cyclique et le guanosine monophosphate cyclique, par l'intermédiaire des protéines kinases, contribuent au relâchement du muscle lisse en inhibant la kinase de la chaîne légère de la myosine et en stimulant la Ca²⁺ ATPase responsable de l'extrusion du Ca²⁺. L'action contracturante de la calmoduline est contrebalancée par l'action relaxante de l'adénosine monophosphoride cyclique et du guanosine monophosphate cyclique. De plus, la calmoduline participe au contrôle de la vasomotricité en modulant des phosphorylations et déphosphorylations de protéines qui influent sur le Ca²⁺ intracellulaire et l'activation des protéines contractiles. La calmoduline active l'enzyme responsable de la synthèse de l'oxyde nitrique au niveau de l'endothélium (facteur relaxant dépendant de l'endothélium) et participe également de ce fait au relâchement endothélium dépendant.