Un ligand este o moleculă de declanșare a semnalului care se potrivește la anumite site-uri de proteine receptoare situate pe pereții celulelor din corpul organismelor vii. Când un ligand se potrivește în locul său specific de proteină, determină schimbarea formei fizice a proteinei. Această modificare a formei proteinei receptorului ar putea apoi activa sau inhiba un alt mecanism biologic legat de acea interacțiune specifică. Modul în care ligandul și proteina se potrivesc împreună și produsul lor rezultat se numește interacțiuni proteină-ligand.
Interacțiunile proteină-ligand sunt extrem de complicate. Toate moleculele sunt ținute împreună de forțe electronice puternice care le înconjoară în configurația lor tridimensională în spațiu. Aceste forțe pot respinge sau atrage alte molecule, în funcție de structura lor electronică. Moleculele biologice acționează adesea ca niște magneți fie cu sarcini similare, fie cu sarcini opuse, respingându-se reciproc sau atragându-se reciproc.
În plus, configurația fizică reală a moleculelor biologice afectează dacă acestea se vor potrivi împreună și cât de precisă trebuie să fie potrivirea. Unele molecule biologice sunt flexibile și se vor îndoi în mediul lor, iar altele sunt mai rigide. Fiecare receptor are, de asemenea, un loc activ, care este locul specific care declanșează schimbarea biologică. Locația acestui site activ este importantă pentru a determina cât de probabil va fi activarea. Liganzii și proteinele interacționează în timp ce plutesc pe suprafețele celulelor din corp, astfel încât potrivirea nu va fi întotdeauna dreaptă, așa cum o cheie se potrivește într-o broască.
Înțelegerea interacțiunilor proteină-ligand este vitală pentru crearea de noi medicamente terapeutice pentru tratarea bolii, precum și pentru înțelegerea cauzelor biologice ale bolii în sine. Pentru cercetătorul interesat de interacțiunile ligand-proteină pentru dezvoltarea medicamentelor, trebuie luați în considerare factori suplimentari. Unele astfel de considerații includ studiul cât de eficient va fi noul medicament în legarea la proteina receptorului de interes, potențiale efecte secundare și mecanismul prin care organismul va descompune medicamentul.
Există numeroase metode chimice și computerizate disponibile pentru studierea acestor interacțiuni, toate bazate pe găsirea formei ligandului complementar și a încărcării receptorului pe care cercetătorul dorește să-l modifice comportamental. Programele de proiectare asistată de computer sunt utilizate în mod obișnuit pentru a studia interacțiunile proteină-ligand și pentru a dezvolta noi medicamente pentru tratarea bolilor umane. Acest lucru este posibil deoarece multe trăsături fizice și chimice ale moleculelor sunt bine cunoscute, cum ar fi structurile lor electronice.