Pregabalin bir GABAA veya GABAB reseptör agonisti değildir.
Pregabalin bir gabapentinoiddir ve belirli kalsiyum kanallarını inhibe ederek etki gösterir. Spesifik olarak, belirli voltaja bağlı kalsiyum kanallarının (VDCC'ler) yardımcı α2δ alt birim bölgesinin bir ligandıdır ve dolayısıyla α2δ alt birim içeren VDCC'lerin bir inhibitörü olarak görev yapar. İlaç bağlayan iki α2δ alt birimi vardır, α2δ-1 ve α2δ-2 ve pregabalin bu iki bölge için benzer afinite gösterir (ve dolayısıyla aralarında seçicilik yoktur). Pregabalin, α2δ VDCC alt birimine bağlanma konusunda seçicidir. Pregabalin bir GABA analoğu olmasına rağmen GABA reseptörlerine bağlanmaz, in vivo olarak GABA'ya veya başka bir GABA reseptörü agonistine dönüşmez ve GABA taşınmasını veya metabolizmasını doğrudan modüle etmez. Ancak pregabalinin, GABA'nın sentezlenmesinden sorumlu enzim olan L-glutamik asit dekarboksilazın (GAD) beyindeki ekspresyonunda doza bağlı bir artış ürettiği ve dolayısıyla beyindeki GABA seviyelerini artırarak bazı dolaylı GABAerjik etkilere sahip olabileceği bulunmuştur. Şu anda pregabalinin etkilerine, α2δ içeren VDCC'lerin inhibisyonu dışında herhangi bir mekanizmanın aracılık ettiğine dair bir kanıt yoktur. Buna uygun olarak, α2δ-1 içeren VDCC'lerin pregabalin tarafından inhibisyonu, antikonvülsan, analjezik ve anksiyolitik etkilerinden sorumlu gibi görünmektedir.
Kimyasal yapı olarak pregabalin ve diğer gabapentinoidlere çok benzeyen endojen a-amino asitler L-lösin ve L-izolösin, gabapentinoidlerle benzer afiniteye sahip α2δ VDCC alt ünitesinin görünür ligandlarıdır (örneğin, L- için IC50 = 71 nM). izolösin) ve insan beyin omurilik sıvısında mikromolar konsantrasyonlarda bulunur (örn. L-lösin için 12,9 μM, L-izolösin için 4,8 μM). Bunların alt birimin endojen ligandları olabileceği ve gabapentinoidlerin etkilerini rekabetçi bir şekilde antagonize edebilecekleri teorileştirilmiştir. Buna uygun olarak, pregabalin ve gabapentin gibi gabapentinoidlerin a2δ alt birimi için nanomolar afiniteleri olsa da, in vivo potansiyelleri düşük mikromolar aralıktadır ve endojen L-amino asitlerle bağlanma rekabetinin bu tutarsızlıktan muhtemelen sorumlu olduğu söylenmiştir.

Bir çalışmada pregabalinin α2δ alt birimi içeren VDCC'ler için gabapentinden 6 kat daha yüksek afiniteye sahip olduğu bulunmuştur. Ancak başka bir çalışma, pregabalin ve gabapentinin insan rekombinant α2δ-1 alt birimi için benzer afinitelere sahip olduğunu buldu (sırasıyla Ki = 32 nM ve 40 nM). Her durumda, pregabalin analjezik olarak gabapentinden 2 ila 4 kat daha etkilidir ve hayvanlarda antikonvülsan olarak gabapentinden 3 ila 10 kat daha güçlü görünmektedir.