Ligan adalah molekul pemicu sinyal yang cocok dengan situs protein reseptor spesifik yang terletak di dinding sel dalam tubuh organisme hidup. Ketika ligan cocok dengan situs protein spesifiknya, itu menyebabkan bentuk fisik protein berubah. Perubahan bentuk protein reseptor ini kemudian dapat mengaktifkan atau menghambat mekanisme biologis lain yang terkait dengan interaksi spesifik tersebut. Cara ligan dan protein cocok bersama dan produk yang dihasilkan disebut interaksi protein-ligan.
Interaksi protein-ligan sangat rumit. Semua molekul disatukan oleh gaya elektronik kuat yang mengelilinginya dalam konfigurasi tiga dimensinya di ruang angkasa. Gaya-gaya ini dapat menolak atau menarik molekul lain, tergantung pada struktur elektroniknya. Molekul biologis sering bertindak seperti magnet baik muatan yang sama atau muatan yang berlawanan, saling tolak menolak atau menarik satu sama lain.
Selain itu, konfigurasi fisik sebenarnya dari molekul biologis mempengaruhi apakah mereka akan cocok bersama dan seberapa tepat kesesuaiannya. Beberapa molekul biologis fleksibel dan akan menekuk di lingkungannya, dan yang lain lebih kaku. Setiap reseptor juga memiliki situs aktif, yaitu tempat spesifik yang memicu perubahan biologis. Lokasi situs aktif ini penting dalam menentukan seberapa besar kemungkinannya untuk diaktifkan. Ligan dan protein berinteraksi sambil melayang-layang di permukaan sel-sel dalam tubuh, sehingga pas tidak selalu lurus, seperti anak kunci yang pas dengan gembok.
Memahami interaksi protein-ligan sangat penting untuk pembuatan obat terapeutik baru untuk mengobati penyakit, serta untuk memahami penyebab biologis penyakit itu sendiri. Bagi peneliti yang tertarik pada interaksi ligan-protein untuk pengembangan obat, faktor tambahan harus dipertimbangkan. Beberapa pertimbangan tersebut termasuk studi tentang seberapa efektif obat baru dalam mengikat protein reseptor yang diinginkan, potensi efek samping dan mekanisme tubuh akan memecah obat.
Ada banyak metode kimia dan komputer yang tersedia untuk mempelajari interaksi ini, yang semuanya didasarkan pada pencarian bentuk ligan gratis dan muatan ke reseptor yang ingin dimodifikasi oleh peneliti secara perilaku. Program desain berbantuan komputer biasanya digunakan untuk mempelajari interaksi protein-ligan dan mengembangkan obat baru untuk mengobati penyakit manusia. Hal ini dimungkinkan karena banyak sifat fisik dan kimia molekul yang diketahui dengan baik, seperti struktur elektroniknya.