Ligand to cząsteczka wyzwalająca sygnał, która dopasowuje się do określonych miejsc receptorowych białek zlokalizowanych na ścianach komórkowych w organizmie żywych organizmów. Kiedy ligand pasuje do swojego specyficznego miejsca w białku, powoduje zmianę fizycznego kształtu białka. Ta zmiana kształtu białka receptora może następnie aktywować lub hamować inny mechanizm biologiczny związany z tą specyficzną interakcją. Sposób, w jaki ligand i białko dopasowują się do siebie oraz ich wynikowy produkt, nazywane są oddziaływaniami białko-ligand.
Oddziaływania białko-ligand są bardzo skomplikowane. Wszystkie cząsteczki są utrzymywane razem przez silne siły elektronowe, które je otaczają w ich trójwymiarowej konfiguracji w przestrzeni. Siły te mogą odpychać lub przyciągać inne cząsteczki, w zależności od ich struktury elektronowej. Cząsteczki biologiczne często działają jak magnesy o podobnych lub przeciwnych ładunkach, odpychając się nawzajem lub przyciągając się.
Ponadto faktyczna fizyczna konfiguracja cząsteczek biologicznych wpływa na to, czy będą one do siebie pasować i jak dokładne musi być dopasowanie. Niektóre cząsteczki biologiczne są elastyczne i uginają się w swoim otoczeniu, a inne są bardziej sztywne. Każdy receptor ma również miejsce aktywne, które jest specyficznym miejscem, które wyzwala zmianę biologiczną. Lokalizacja tej aktywnej witryny jest ważna przy określaniu prawdopodobieństwa jej aktywacji. Ligandy i białka oddziałują ze sobą, unosząc się na powierzchni komórek w ciele, więc dopasowanie nie zawsze będzie proste, tak jak klucz pasuje do zamka.
Zrozumienie interakcji białko-ligand ma kluczowe znaczenie dla stworzenia nowych leków terapeutycznych do leczenia chorób, a także dla zrozumienia biologicznych przyczyn samej choroby. Dla badacza zainteresowanego interakcjami ligand-białko w opracowywaniu leków, należy wziąć pod uwagę dodatkowe czynniki. Niektóre z takich rozważań obejmują badanie skuteczności nowego leku w wiązaniu się z białkiem będącym przedmiotem zainteresowania, potencjalne skutki uboczne i mechanizm rozkładu leku przez organizm.
Dostępnych jest wiele metod chemicznych i komputerowych do badania tych interakcji, z których wszystkie opierają się na znalezieniu komplementarnego kształtu i ładunku liganda w stosunku do receptora, który badacz chce zmodyfikować behawioralnie. Programy do projektowania wspomaganego komputerowo są powszechnie stosowane do badania interakcji białko-ligand i opracowywania nowych leków do leczenia chorób u ludzi. Jest to możliwe, ponieważ wiele fizycznych i chemicznych cech cząsteczek jest dobrze poznanych, takich jak ich struktury elektronowe.