Ligand on signaali käivitav molekul, mis sobib elusorganismide kehas rakuseintel asuvate spetsiifiliste retseptori valgu saitidega. Kui ligand sobib oma spetsiifilise valgu saidiga, põhjustab see valgu füüsilise kuju muutumist. See retseptorvalgu kuju muutus võib seejärel aktiveerida või inhibeerida teist bioloogilist mehhanismi, mis on seotud selle spetsiifilise interaktsiooniga. Seda, kuidas ligand ja valk kokku sobivad, ja nendest saadavat produkti nimetatakse valgu-ligandi interaktsioonideks.
Valgu-ligandi interaktsioonid on tohutult keerulised. Kõiki molekule hoiavad koos tugevad elektroonilised jõud, mis ümbritsevad neid ruumis nende kolmemõõtmelises konfiguratsioonis. Need jõud võivad olenevalt nende elektroonilisest struktuurist teisi molekule tõrjuda või ligi tõmmata. Bioloogilised molekulid toimivad sageli kas sarnaste või vastupidiste laengutega magnetitena, tõrjudes üksteist või tõmmates üksteist ligi.
Lisaks mõjutab bioloogiliste molekulide tegelik füüsiline konfiguratsioon seda, kas need sobivad kokku ja kui täpne peab olema sobivus. Mõned bioloogilised molekulid on paindlikud ja painduvad oma keskkonnas ning teised on jäigemad. Igal retseptoril on ka aktiivne koht, mis on spetsiifiline koht, mis käivitab bioloogilise muutuse. Selle aktiivse saidi asukoht on oluline selle aktiveerimise tõenäosuse määramisel. Ligandid ja valgud suhtlevad kehas rakkude pinnal ringi hõljudes, nii et sobivus ei ole alati otse, nagu võti sobib lukku.
Valgu-ligandi interaktsioonide mõistmine on haiguste raviks uudsete terapeutiliste ravimite loomiseks ja ka haiguse enda bioloogiliste põhjuste mõistmiseks ülioluline. Teadlase jaoks, kes on huvitatud ligandi ja valgu koostoimetest ravimite väljatöötamiseks, tuleb arvestada täiendavate teguritega. Mõned sellised kaalutlused hõlmavad uuringut selle kohta, kui tõhus on uus ravim huvipakkuva retseptorvalguga seondumisel, võimalikud kõrvaltoimed ja mehhanism, mille abil organism ravimit lagundab.
Nende interaktsioonide uurimiseks on saadaval arvukalt keemilisi ja arvutimeetodeid, mis kõik põhinevad retseptorile vastava ligandi kuju ja laengu leidmisel, mida uurija soovib käitumuslikult muuta. Arvutipõhiseid disainiprogramme kasutatakse tavaliselt valgu-ligandi interaktsioonide uurimiseks ja uudsete ravimite väljatöötamiseks inimeste haiguste raviks. See on võimalik, kuna paljud molekulide füüsikalised ja keemilised tunnused, näiteks nende elektroonilised struktuurid, on hästi teada.