הפעילות של רוב החלבונים תלויה באינטראקציות שלהם עם מולקולות או יונים אחרים, המכונים ליגנדות. למרות שליגנדים מסוגלים להיקשר לחלבונים, לא כל ליגנד נקשר לכל חלבון.

במקום זאת, ליגנד נקשר רק לאזור מסוים על פני השטח של חלבון שנקרא אתר הקשירה. אך כיצד אתרי קשירת ליגנדים מבטיחים סלקטיביות כאשר חלבונים יושבים במרק ליגנד מעורב?

הסידור המסוים של חומצות אמינו בחלבון יוצר אתר קשירה משלים על פני השטח שלו עבור ליגנד מסוים. עם זאת, צורות משלימות אינן מספיקות לקשירת ליגנד.

אינטראקציות כימיות מחזיקות את הליגנד והחלבון יחד. בדרך כלל, אינטראקציות אלה אינן קוולנטיות, הפיכות וחלשות. לכן, רבות מהאינטראקציות הללו צריכות להתרחש בו זמנית במהלך קשירת ליגנד.

לדוגמה, ככל ששטח הפנים של האינטראקציה גדול יותר, כך אינטראקציות ואן דר ואלס יכולות להתרחש יותר. כוחות אלה פועלים בצורה הטובה ביותר עבור ליגנדות גדולות. עבור אחרים, הקונפורמציה הספציפית של אתר הקישור מאפשרת קשרי מימן או אינטראקציות אלקטרוסטטיות.

אבל אם אתר קשירת הליגנד יכול ליצור קשרי מימן, מדוע הוא אינו יוצר קשרי מימן עם המים בסביבתו? התשובה טמונה בצורת אתר קשירת הליגנד.

לדוגמה, בחלבון זה, הכיוון של חומצות האמינו יוצר חלל, אשר מגביל את הגישה של מולקולות מים. עבור מולקולות מים בודדות, כניסה לחלל היא שלילית מבחינה אנרגטית מכיוון שהן צריכות לשבור את קשרי המימן שלהן עם מולקולות מים אחרות.

עם זאת, הליגנד ייצור בקלות קשרי מימן עם חומצות האמינו הקוטביות באתר הקישור מכיוון שהאינטראקציות הספציפיות בין חלבונים לליגנדים טובות יותר מבחינה אנרגטית מהאינטראקציות שלהם עם מולקולות מים.

חומצות אמינו קוטביות יוצרות גם אינטראקציות אלקטרוסטטיות עם ליגנד. לדוגמה, הגלוטמט הטעון שלילית באתר קישור זה מושך את הליגנד הטעון חיובית. מוטציה ברצף זה שהופכת את הגלוטמט הטעון שלילית הזה לליזין טעון חיובית, מבטלת את קשירת הליגנד.

יחד, הרצף והכיוון המדויקים של חומצות האמינו ביחס זו לזו קובעים את התגובה הכימית והסלקטיביות של אתר קשירת הליגנד.