Molekulární biologie ukázala, že nikotinové a muskarinové receptory patří do různých proteinových nadrodin. Nikotinové receptory jsou dvou typů: Nm a Nn. Nm se nachází v nervosvalovém spojení, které způsobuje kontrakci kosterních svalů prostřednictvím koncového potenciálu (EPP). Nn způsobuje depolarizaci v autonomních gangliích, což vede k postgangliovému impulsu. Nikotinové receptory způsobují uvolňování katecholaminu z dřeně nadledvin a také místně specifickou excitaci nebo inhibici v mozku. Nm i Nn jsou spojeny s Na+ a Ca2+ kanálem, ale Nn je také spojen s dalším K+ kanálem.
nAChREdit
NAChR jsou ligandem řízené iontové kanály a stejně jako ostatní členové nadrodiny ligandem řízených iontových kanálů „cys-loop“ se skládají z pěti proteinových podjednotek symetricky uspořádaných jako palice kolem soudku. Složení podjednotek je v různých tkáních velmi variabilní. Každá podjednotka obsahuje čtyři oblasti, které pokrývají membránu a skládají se přibližně z 20 aminokyselin. Oblast II, která se nachází nejblíže k lumen póru, tvoří výstelku póru.
Vazba acetylcholinu na N terminály každé ze dvou podjednotek alfa vede k rotaci všech šroubovic M2 o 15°. Na cytoplazmatické straně receptoru nAChR jsou prstence s vysokým záporným nábojem, které určují specifickou kationtovou specifitu receptoru a odstraňují hydratační obal, který často tvoří ionty ve vodném roztoku. V mezilehlé oblasti receptoru, uvnitř lumen pórů, vymezují valinové a leucinové zbytky (Val 255 a Leu 251) hydrofobní oblast, kterou musí dehydratovaný iont projít.
NAChR se nachází na okrajích junkčních záhybů na nervosvalovém spojení na postsynaptické straně; aktivuje se uvolněním acetylcholinu přes synapsi. Difúze Na+ a K+ přes receptor způsobuje depolarizaci, koncový potenciál, který otevírá napěťově řízené sodíkové kanály, což umožňuje vystřelení akčního potenciálu a potenciálně svalovou kontrakci.
mAChREdit
Naproti tomu mAChR nejsou iontové kanály, ale patří do superrodiny receptorů spřažených s G-proteinem, které aktivují jiné iontové kanály prostřednictvím kaskády druhého posla.Muskarinový cholinergní receptor po navázání extracelulárního ACh aktivuje G-protein. Podjednotka alfa G-proteinu aktivuje guanylátcyklázu (inhibuje účinky intracelulárního cAMP), zatímco podjednotka beta-gama aktivuje K-kanály, a tím hyperpolarizuje buňku. To způsobuje snížení srdeční aktivity.