Trong một họ khác, gọi là thụ thể metabotropic (ví dụ thụ thể serotonin, alpha - và beta adrenergic và thụ thể dopaminergic) các chất dẫn truyền thần kinh tương tác với các protein G và kích hoạt một phân tử khác (chất truyền tin thứ 2 như cAMP) xúc tác một chuỗi các sự kiện thông qua sự phosphoryl hoá protein, di chuyển ion Ca hoặc cả hai; những thay đổi của tế bào qua trung gian bởi các chất truyền tin thứ hai chậm hơn và cho phép điều chỉnh tốt hơn so với đáp ứng nhanh của các chất dẫn truyền thần kinh hướng ion.