リガンド
タンパク質-リガンド間の相互作用を研究する主な方法としては、流体力学的手法や熱量論的手法、分光学的手法や構造学的手法、そしてコンピュータによる分子シミュレーション手法などがある。
フーリエ変換分光法
ラマン分光法
蛍光分光法
円偏光二色性
核磁気共鳴
質量分析
原子間力顕微鏡
常磁性プローブ
二面偏波式干渉計
マルチパラメトリック表面プラズモン共鳴(英語版)
リガンド結合アッセイ(英語版)および放射性リガンド結合アッセイ
その他の技術としては、以下のようなものがある。
蛍光強度(fluorescence intensity)
二分子蛍光補完(bimolecular fluorescence complementation)
FRET(蛍光共鳴エネルギー移動, fluorescent resonance energy transfer)
FRET消光表面プラズモン共鳴
生体層干渉法(bio-layer interferometry)
共免疫沈降法 間接ELISA(Coimmunopreciptation indirect ELISA)
リガンドとその結合部位との相互作用は、結合親和性の観点から特徴付けることができる。 一般的に、高親和性のリガンド結合は、リガンドとその受容体の間のより大きな吸引力によるものであるが、低親和性のリガンド結合は吸引力が少ない。 一般的に、高親和性リガンド結合は、低親和性リガンド結合の場合よりもリガンドによる受容体の占有率が高くなり、滞留時間(英語版)(受容体-リガンド複合体の寿命)は相関しない。 リガンドのレセプターへの高親和性結合は、結合エネルギーの一部がレセプターのコンフォメーション変化を引き起こすために使用され、結果として、関連するイオンチャネルまたは酵素のような変化した挙動をもたらす場合には、生理学的に重要であることが多い。
生理的反応を誘発する受容体に結合し、その機能を変化させることができるリガンドは、受容体アゴニストと呼ばれる。 受容体に結合しても生理反応を活性化できないリガンドは、受容体アンタゴニストと呼ばれている。
受容体へのアゴニストの結合は、どれだけの生理的応答を誘発できるか(すなわち有効性)と、生理的応答を引き起こすのに必要なアゴニストの濃度(多くの場合、半最大応答を引き起こすのに必要な濃度であるEC50として測定される)の両方の観点から特徴付けることができる。 高親和性リガンド結合とは、比較的低濃度のリガンドがリガンド結合部位を最大限に占有し、生理反応を誘発するのに十分な濃度であることを意味する。
二価リガンド(bivalent ligands)は、不活性リンカーで連結された2つの薬物様分子(ファーマコフォアまたはリガンド)で構成されている。 二価リガンドには様々な種類があり、ファーマコフォアが何を標的とするかによって分類されることが多い。 ホモ二価リガンド(homobivalent ligands)は、同じ受容体の2つのタイプを標的としている。 ヘテロ二価リガンド(heterobivalent ligands)は、異なる2種類の受容体を標的としている。 バイトピック・リガンド(bitopic ligands)は、同じ受容体上のオルトステリック結合部位とアロステリック結合部位を標的としている。
科学研究では、受容体二量体(英語版)(receptor dimers)の研究やその性質を調べるために、二価リガンドが使用されてきた。 このクラスのリガンドは、オピオイド受容体系の研究中にPhilip S. Portogheseらによって開拓された。
また、ゴナドトロピン放出ホルモン受容体については、Micheal Conn氏らによって二価リガンドが早くから報告されている。 これらの初期の報告以来、カンナビノイド、セロトニン、オキシトシン、メラノコルチン受容体系、およびGPCR-LIC系(ドーパミンD2受容体(英語版)およびnACh受容体(英語版))を含む様々なGタンパク質共役型受容体(GPCR)系に対して多くの二価リガンドが報告されている。
2価のリガンドは通常、1価のリガンドよりも大きくなる傾向があり、したがって「薬物様」ではない(リピンスキーのルール・オブ・ファイブを参照)。 多くの人は、このことが臨床現場での適用可能性を制限していると考えている。 このような考えにもかかわらず、前臨床動物試験で成功したことを報告しているリガンドは数多く存在する。 二価のリガンドの中には、一価のリガンドと比較して多くの利点(組織選択性、結合親和性の向上、効力または有効性の向上など)を有するものがあることを考えると、二価のリガンドは臨床的にも利点を提供する可能性がある。