As atividades da maioria das proteínas dependem de suas interações com outras moléculas ou íons conhecidos como ligantes. embora os ligantes sejam capazes de ligar-se a proteínas, nem todos os ligantes se ligam a cada proteína. Ao invés disso, um ligante se liga somente a uma região específica em uma superfície da proteína chamada o sítio da ligação.

Mas como os locais da ligação asseguram a seletividade, quando as proteínas se sentam em uma sopa misturada de ligação? O arranjo particular dos aminoácidos em uma proteína forma um sítio de ligação complementar em sua superfície para um ligante específico. no entanto, formas complementares não são suficientes para o sítio de ligação.

As interações químicas prendem o ligante e a proteína juntos. Geralmente, estas interações são não covalentes, reversíveis, e fracas. Portanto, muitas destas interações precisam ocorrer simultaneamente durante a ligação.

Por exemplo, quanto maior a área de interação da superfície, mais as interações de Van der Waals podem acontecer. Estas forças trabalham melhor para ligantes grandes. Para outros, a confirmação específica do sítio de ligação permite a ligação de hidrogénio ou interações eletrostáticas.

Mas, se o sítio da ligação do ligante puder formar ligações hidrogénio, por que não forma ligações hidrogénio com a água em seu entorno? A resposta está na forma do sítio de ligação. Como exemplo, nesta proteína, a orientação dos aminoácidos forma uma cavidade, que restringe o acesso de moléculas de água.

Para moléculas de água individuais, entrando na cavidade é energicamente desfavorável, como elas têm que quebrar suas ligações de hidrogénio com outras moléculas de água. O ligante ainda irá imediatamente formar ligações de hidrogénio com os aminoácidos polares no sítio de ligação porque as interações específicas proteína-ligante são energicamente mais favoráveis do que as suas interações com as moléculas de água. Aminoácidos polares também formam interações eletrostáticas com um ligante.

Por exemplo, o glutamato negativamente-carregado neste sítio de ligação atrai o ligante positivamente-carregado. Uma mutação nesta sequência que gira este glutamato negativamente-carregado em um lisina positivamente-carregada elimina as ligações do ligante. Tomados juntos, a sequência exata e orientação dos aminoácidos relativos uns aos outros determina a reatividade química e seletividade do sítio ligante.