La NOS III endoteliale è associata alla caveolina 1, mentre nel miocardio essa è accoppiata principalmente alla caveolina 3; al momento non è chiaro se l'associazione consista in un'interazione diretta tra le due proteine, né se queste facciano parte di un più grande complesso multimolecolare. L'interazione di NOS III con la caveolina causa una profonda inibizione dell'enzima. Il complesso Ca+2-CAM antagonizza questa inibizione, in modo dose-dipendente, disaccoppiando la NOS III dalla caveolina, attivando l'enzima.