Ligandi on signaalia laukaiseva molekyyli, joka sopii tiettyihin reseptoriproteiinikohtiin, jotka sijaitsevat elävien organismien kehon soluseinämillä. Kun ligandi sopii sen erityiseen proteiinikohtaan, se saa aikaan proteiinin fyysisen muodon muutoksen. Tämä reseptoriproteiinin muodon muutos saattaa sitten aktivoida tai estää toisen biologisen mekanismin, joka liittyy kyseiseen vuorovaikutukseen. Tapa, jolla ligandi ja proteiini sopivat yhteen, ja niiden tuloksena oleva tuote, kutsutaan proteiini-ligandi-vuorovaikutuksiksi.
Proteiini-ligandi-vuorovaikutukset ovat erittäin monimutkaisia. Kaikkia molekyylejä pitävät yhdessä vahvat elektroniset voimat, jotka ympäröivät niitä kolmiulotteisessa kokoonpanossaan avaruudessa. Nämä voimat voivat torjua tai houkutella muita molekyylejä niiden elektronisesta rakenteesta riippuen. Biologiset molekyylit toimivat usein kuin varausten tai vastakkaisten varausten magneetteina, jotka hylkivät toisiaan tai houkuttelevat toisiaan.
Lisäksi biologisten molekyylien todellinen fyysinen kokoonpano vaikuttaa siihen, sopivatko ne yhteen ja kuinka tarkasti sovituksen on oltava. Jotkut biologiset molekyylit ovat joustavia ja taipuvat ympäristössään, ja toiset ovat jäykempiä. Jokaisella reseptorilla on myös aktiivinen kohta, joka on spesifinen kohta, joka laukaisee biologisen muutoksen. Tämän aktiivisen sivuston sijainti on tärkeä määritettäessä, kuinka todennäköisesti se aktivoituu. Ligandit ja proteiinit ovat vuorovaikutuksessa, kun ne kelluvat kehon solujen pinnoilla, joten sovitus ei aina ole suora, kuten avain sopii lukkoon.
Proteiini-ligandi-vuorovaikutusten ymmärtäminen on elintärkeää uusien terapeuttisten lääkkeiden luomiseksi sairauden hoitoon sekä taudin biologisten syiden ymmärtämiseksi. Tutkijalle, joka on kiinnostunut ligandi-proteiini-vuorovaikutuksesta lääkekehitykseen, on otettava huomioon muita tekijöitä. Jotkut tällaiset näkökohdat sisältävät tutkimuksen siitä, kuinka tehokkaasti uusi lääke sitoutuu kiinnostuksen kohteena olevaan reseptoriproteiiniin, mahdolliset sivuvaikutukset ja mekanismi, jolla keho hajottaa lääkkeen.
Näiden vuorovaikutusten tutkimiseen on saatavilla lukuisia kemiallisia ja tietokonemenetelmiä, jotka kaikki perustuvat täydentävän ligandin muodon ja varauksen löytämiseen reseptoriin, jota tutkija haluaa muuttaa käyttäytymiseen. Tietokoneavusteisia suunnitteluohjelmia käytetään yleisesti proteiini-ligandi-vuorovaikutusten tutkimiseen ja uusien lääkkeiden kehittämiseen ihmisten sairauksien hoitoon. Tämä on mahdollista, koska monet molekyylien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat hyvin tunnettuja, kuten niiden elektroniset rakenteet.