Die Röntgenkristallographie hat sich in den letzten Jahren zu einem sehr effizienten Forschungsinstrument entwickelt, sodass es möglich wurde, die Anzahl der weltweit neu bestimmten Strukturen in den letzten fünf Jahren zu vervielfachen.

Diese Entwicklung, zusammen mit den immer schneller werdenden Computern, hat dafür gesorgt, dass auch im Molecular Modeling große wissenschaftliche Fortschritte erreicht werden konnten. Zusammen mit der experimentellen Methode der Röntgenkristallographie können heute sehr viel gezieltere Syntheseplanungen als früher gemacht werden.

Die experimentelle Bestimmung der dreidimensionalen Struktur von Proteinen im Komplex mit einem Wirkstoff wird durch die Röntgenkristallographie ermöglicht. Voraussetzung ist, dass sich das biologische Zielmolekül kristallisieren lässt. Kristalle sind in der Lage, Röntgenstrahlen zu beugen. Dabei entsteht ein für die Anordnung und Proteinzusammensetzung einzigartiges Beugungsmuster. Mit Hilfe der Beugungsmuster kann die dreidimensionale atomare Struktur eines Proteins bestimmt werden.

Um die bestmögliche Wechselwirkung zu erreichen, muss ein Wirkstoff optimal in eine Bindungstasche des biologischen Zielmoleküls passen. Ausgehend von der experimentellen 3D-Struktur können gezielt Hypothesen abgeleitet und über die Synthese und Testung neuer Substanzen schnell modifiziert und verfeinert werden.