Um ligante é uma molécula desencadeadora de sinais que se ajusta a locais específicos de proteínas receptoras localizadas nas paredes das células do organismo dos organismos vivos. Quando um ligante se ajusta ao seu local específico de proteína, ele altera a forma física da proteína. Essa mudança na forma da proteína receptora pode então ativar ou inibir outro mecanismo biológico ligado a essa interação específica. A maneira pela qual o ligante e a proteína se encaixam e o produto resultante são chamados de interações proteína-ligante.
As interações proteína-ligante são muito complicadas. Todas as moléculas são mantidas juntas por fortes forças eletrônicas que as cercam em sua configuração tridimensional no espaço. Essas forças podem repelir ou atrair outras moléculas, dependendo de sua estrutura eletrônica. As moléculas biológicas geralmente agem como ímãs de cargas iguais ou cargas opostas, repelindo-se ou atraindo-se.
Além disso, a configuração física real das moléculas biológicas afeta se elas se encaixam e quão preciso deve ser. Algumas moléculas biológicas são flexíveis e dobram em seus ambientes, e outras são mais rígidas. Cada receptor também possui um site ativo, que é o ponto específico que desencadeia a mudança biológica. A localização deste site ativo é importante para determinar a probabilidade de ativação. Ligantes e proteínas estão interagindo enquanto flutuam nas superfícies das células do corpo, de modo que o ajuste nem sempre será reto, como uma chave se encaixa em uma fechadura.
O entendimento das interações proteína-ligante é vital para a criação de novos medicamentos terapêuticos para o tratamento de doenças, bem como para o entendimento das causas biológicas da própria doença. Para o pesquisador interessado em interações ligante-proteína para o desenvolvimento de drogas, fatores adicionais devem ser considerados. Algumas dessas considerações incluem o estudo da eficácia do novo medicamento em se ligar à proteína receptora de interesse, aos possíveis efeitos colaterais e ao mecanismo pelo qual o corpo decompõe o medicamento.
Existem inúmeros métodos químicos e computacionais disponíveis para o estudo dessas interações, todos baseados na descoberta da forma complementar do ligante e da carga no receptor que o pesquisador deseja modificar comportamentalmente. Programas de desenho assistido por computador são comumente usados para estudar interações proteína-ligante e desenvolver novos medicamentos para o tratamento de doenças humanas. Isso é possível porque muitas características físicas e químicas das moléculas são bem conhecidas, como suas estruturas eletrônicas.