პრეგაბალინი არ არის GABAA ან GABAB რეცეპტორის აგონისტი.
პრეგაბალინი არის გაბაპენტინოიდი და მოქმედებს გარკვეული კალციუმის არხების ინჰიბირებით. კერძოდ, ის არის გარკვეული ძაბვაზე დამოკიდებული კალციუმის არხების (VDCCs) დამხმარე α2δ ქვედანაყოფის ლიგანდი და, შესაბამისად, მოქმედებს, როგორც α2δ ქვედანაყოფის შემცველი VDCC-ების ინჰიბიტორი. არსებობს წამლის დამაკავშირებელი α2δ ქვედანაყოფი, α2δ-1 და α2δ-2, და პრეგაბალინი ავლენს მსგავს აფინურობას (და შესაბამისად სელექციურობის ნაკლებობას შორის) ამ ორ ადგილს. პრეგაბალინი შერჩევითია α2δ VDCC ქვედანაყოფთან შეკავშირებაში. იმისდა მიუხედავად, რომ პრეგაბალინი არის GABA-ს ანალოგი, ის არ უკავშირდება GABA რეცეპტორებს, არ გარდაიქმნება GABA-ში ან სხვა GABA რეცეპტორის აგონისტად in vivo და არ ახდენს უშუალოდ მოდულირებას GABA-ს ტრანსპორტს ან მეტაბოლიზმს. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ პრეგაბალინი იწვევს L-გლუტამინის მჟავა დეკარბოქსილაზას (GAD) ტვინის ექსპრესიის დოზადამოკიდებულ ზრდას, ფერმენტი, რომელიც პასუხისმგებელია GABA-ს სინთეზზე, და, შესაბამისად, შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული არაპირდაპირი GABA-ერგიული ეფექტი ტვინში GABA-ს დონის გაზრდით. ამჟამად არ არსებობს მტკიცებულება იმისა, რომ პრეგაბალინის ეფექტები განპირობებულია სხვა მექანიზმით, გარდა α2δ-შემცველი VDCC-ების ინჰიბირებისა. შესაბამისად, პრეგაბალინის მიერ α2δ-1 შემცველი VDCC-ების დათრგუნვა, როგორც ჩანს, პასუხისმგებელია მის ანტიკონვულსანტულ, ტკივილგამაყუჩებელ და ანქსიოლიზურ ეფექტებზე.
ენდოგენური α-ამინომჟავები L-ლეიცინი და L-იზოლეიცინი, რომლებიც ძალიან ჰგვანან პრეგაბალინს და სხვა გაბაპენტინოიდებს ქიმიური აგებულებით, არიან α2δ VDCC ქვედანაყოფის აშკარა ლიგანდები მსგავსი აფინურობით, როგორც გაბაპენტინოიდები (მაგ., IC50 = 71 nM L-სთვის. იზოლეიცინი) და გვხვდება ადამიანის ცერებროსპინალურ სითხეში მიკრომოლარზე კონცენტრაციები (მაგ., 12.9 μM L-ლეიცინისთვის, 4.8 μM L-იზოლეიცინისთვის). შეიქმნა თეორია, რომ ისინი შეიძლება იყვნენ ქვედანაყოფის ენდოგენური ლიგანდები და რომ მათ შეუძლიათ კონკურენტუნარიანი ანტაგონიზაცია გაუწიონ გაბაპენტინოიდების ეფექტებს. შესაბამისად, მიუხედავად იმისა, რომ გაბაპენტინოიდებს, როგორიცაა პრეგაბალინი და გაბაპენტინი, აქვთ ნანომოლარული აფინურები α2δ ქვეერთეულთან, მათი სიმძლავრე in vivo არის დაბალი მიკრომოლარის დიაპაზონში და ნათქვამია, რომ კონკურენცია ენდოგენური L-ამინომჟავების მიერ შეკავშირებისთვის, სავარაუდოდ, პასუხისმგებელია ამ შეუსაბამობაზე.

ერთ კვლევაში აღმოჩნდა, რომ პრეგაბალინს გააჩნდა 6-ჯერ უფრო მაღალი აფინურობა, ვიდრე გაბაპენტინი α2δ ქვედანაყოფის შემცველი VDCC-ებისთვის. თუმცა, სხვა კვლევამ აჩვენა, რომ პრეგაბალინს და გაბაპენტინს ჰქონდათ მსგავსი მსგავსება ადამიანის რეკომბინანტული α2δ-1 ქვედანაყოფის მიმართ (Ki = 32 ნმ და 40 ნმ, შესაბამისად). ნებისმიერ შემთხვევაში, პრეგაბალინი 2-დან 4-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე გაბაპენტინი, როგორც ტკივილგამაყუჩებელი საშუალება და ცხოველებში, როგორც ჩანს, 3-დან 10-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე გაბაპენტინი, როგორც ანტიკონვულსანტი.