Reseptor terhubung protein G
Transduksi sinyal melalui membran oleh reseptor tidak sepenuhnya dipahami. Diketahui bahwa dalam keadaan tidak aktif, GPCR terikat pada kompleks protein G heterotrimerik. Pengikatan agonis dengan GPCR menghasilkan perubahan konformasi pada reseptor yang ditransmisikan ke subunit G terikat dari protein G heterotrimerik melalui dinamika domain protein. Subunit G diaktifkan menukar GTP menggantikan GDP yang pada gilirannya memicu disosiasi subunit G dari dimer G dan dari reseptor. Subunit G dan G berinteraksi dengan protein intraseluler lainnya untuk melanjutkan kaskade transduksi sinyal sementara GPCR yang dibebaskan dapat berevolusi menjadi protein G heterotrimerik lain untuk membentuk kompleks baru yang siap untuk memulai putaran transduksi sinyal lainnya.
Benzodiazepin
Benzodiazepin berhubungan dengan reseptor GABA. Golongan benzodiazepin bertindak untuk meningkatkan efek penghambatan GABA pada sistem saraf dengan mengubah reseptor yang mengikat GABA. Dalam suatu teori dikatakan bahwa toleransi penggunaan jangka panjang benzodiazepin menyebabkan penurunan efektivitas dalam reseptor GABA, yang menyebabkan sistem saraf menjadi peka terhadap GABA. Teori lain mengatakan bahwa golongan benzodiazepin menyebabkan sensitisasi reseptor glutamat. Sensitisasi ini dapat menyebabkan sistem saraf menjadi peka terhadap NMDA(N-Methyl-D-aspartate) dan reseptor lainnya. Perubahan reseptor yang disebabkan oleh benzodiazepin membutuhkan jangka waktu lama untuk kembali ke normal.
Ketergantungan benzodiazepin juga mungkin karena sensitivitas tidak tetap dari reseptor GABAa ke berbagai neurotransmitter. Titik dimana obat dapat mengikat tetapi tidak efektif tampaknya bergeser dengan penggunaan jangka panjang. Dalam penelitian pada hewan, ditemukan bahwa penggunaan benzodiazepin kronis menghasilkan pergeseran karakteristik titik toleransi dan mengambarkan gejala kecanduan klasik seperti kecemasan dan kejang ketika pengobatan dihentikan. Perubahan sensitivitas mungkin karena substitusi dari satu subunit protein yang lain. Dalam studi yang dilakukan pada tikus, tikus yang diberikan tingkat kronis benzodiazepin menunjukkan menurunnya tingkat subunit umum dan peningkatan proporsi subunit langka. Ketika dosis benzodiazepine dihentikan, tikus mengalami gejala kecanduan.
Toleransi terhadap benzodiazepin berbeda untuk orang yang berbeda. Toleransi terhadap efek hipnotik tampaknya terjadi dengan cepat. Hal ini dapat terjadi dalam beberapa hari atau minggu pemakaian rutin. Individu yang menggunakan benzodiazepin untuk pengobatan insomnia pertama kali memberikan efek yang maksimal, namun efektivitasnya secara bertahap menurun. Toleransi terhadap benzodiazepin diambil untuk gejala terkait gangguan kecemasan cenderung berkembang lebih lambat (beberapa bulan) dibandingkan toleransi untuk efek hipnotis. Karena efektivitas mereda, dosis umumnya meningkat dari waktu ke waktu untuk mempertahankan efek anti-kecemasan. Hal tersebut meningkatkan toleransi dan ketergantungan untuk benzodiazepin, dan individu mungkin memiliki waktu yang sulit untuk menghentikan konsumsi obat.