Ligand je molekula, ki sproži signal, ki se prilega specifičnim receptorskim proteinskim mestom, ki se nahajajo na celičnih stenah v telesu živih organizmov. Ko se ligand prilega svojemu specifičnemu proteinskemu mestu, povzroči spremembo fizične oblike proteina. Ta sprememba oblike receptorskega proteina lahko nato aktivira ali zavira drug biološki mehanizem, povezan s to specifično interakcijo. Način, na katerega se ligand in beljakovina prilegata skupaj in njihov nastali produkt, se imenujejo interakcije protein-ligand.
Interakcije protein-ligand so zelo zapletene. Vse molekule držijo skupaj močne elektronske sile, ki jih obdajajo v njihovi tridimenzionalni konfiguraciji v prostoru. Te sile lahko odbijajo ali privlačijo druge molekule, odvisno od njihove elektronske strukture. Biološke molekule pogosto delujejo kot magneti podobnih ali nasprotnih nabojev, ki se odbijajo ali privlačijo.
Poleg tega dejanska fizična konfiguracija bioloških molekul vpliva na to, ali se bodo prilegale skupaj in kako natančno mora biti prileganje. Nekatere biološke molekule so prožne in se bodo v svojem okolju upognile, druge pa so bolj toge. Vsak receptor ima tudi aktivno mesto, ki je specifično mesto, ki sproži biološko spremembo. Lokacija tega aktivnega mesta je pomembna pri določanju, kako verjetno se bo aktiviralo. Ligandi in beljakovine medsebojno delujejo, medtem ko lebdijo po površinah celic v telesu, zato prileganje ne bo vedno naravnost, kot se ključ prilega ključavnici.
Razumevanje interakcij protein-ligand je ključnega pomena za ustvarjanje novih terapevtskih zdravil za zdravljenje bolezni, pa tudi za razumevanje bioloških vzrokov bolezni same. Za raziskovalca, ki ga zanimajo interakcije ligand-protein za razvoj zdravil, je treba upoštevati dodatne dejavnike. Nekateri takšni premisleki vključujejo študijo o tem, kako učinkovito bo novo zdravilo pri vezavi na receptorski protein, ki nas zanima, možne neželene učinke in mehanizem, s katerim bo telo razgradilo zdravilo.
Za preučevanje teh interakcij so na voljo številne kemične in računalniške metode, ki vse temeljijo na iskanju komplementarne oblike liganda in naboja receptorja, ki ga želi raziskovalec vedenjsko spremeniti. Programi za računalniško podprto načrtovanje se običajno uporabljajo za preučevanje interakcij med beljakovinami in ligandi in razvoj novih zdravil za zdravljenje človeških bolezni. To je mogoče, ker so številne fizikalne in kemične lastnosti molekul dobro znane, kot so njihove elektronske strukture.