ATP wiążąc się z receptorami purynowymi P2 pełni funkcję neuroprzekaźnika w centralnym układzie nerwowym. Dwa podstawowe typy tych receptorów – P2X i P2Y zlokalizowano w komórkach wszystkich struktur mózgu. Każdą strukturę charakteryzuje specyficzny profil ekspresji białek receptorowych. Profil ten w niektórych przypadkach może zmieniać się wraz z dojrzewaniem struktur. Receptory P2X, z uwagi na szybkość przekazu stanowią istotny element szlaków transmisji sygnałów w centralnym układzie nerwowym. Receptory P2X są kanałami o niskiej selektywności jonowej. Receptory P2Y działają za pośrednictwem białek G. Ich funkcja wiąże się z aktywacją wewnątrzkomórkowych wtórnych przekaźników (głównie wapnia i cAMP). Szereg receptorów P2 zostało sklonowanych. Rezultaty tych badań wykazały wyraźne różnice w sekwencji aminokwasów nie tylko między podstawowymi typami receptorów – P2X i P2Y, ale również między receptorami należącymi do obu typów. Szczególną funkcję w procesie neurotransmisji z udziałem ATP odgrywają hydrolazy z rodziny E-NTPDaz, które degradując ATP i ADP nie tylko uwalniają receptory P2 od agonisty, lecz współdziałając z ekto-5'-nukleotydazą produkują adenozynę – ligand purynoreceptorów P1. Odmienne efekty, jakie wywołuje w komórkach stymulacja purynoreceptorów przez substraty (ATP) i produkty tych przemian (ADP i adenozynę) wskazują, że ilościowe relacje między obu grupami agonistów ([ATP] : [ADP i/lub adenozyna]) mogą regulować intensywność metabolizmu komórek.