Множество экспериментальных данных подтверждает тот факт, что токсические метаболиты ковалентно связываются с белками, это может приводить к нарушению функций белков, способствуя или вызывая токсическое поражение печени. Например, при употреблении парацетамола  и кокаина  размещение ковалентно связанных белков по дольке печени хорошо соотносится с расположением поврежденных гепатоцитов. Более того, в экспериментальных исследованиях при увеличении или уменьшении количества ковалентных связей  пропорционально увеличивается или уменьшается чувствительность печени к токсическому воздействию. Однако простое измерение количества ковалентных связей препарата с белками не может точно предсказать токсическое поражение печени. Например, существуют структурные аналоги парацетамола с относительно низкой гепатотоксичностью, тем не менее, они ковалентно связываются с белками печени в пропорциях, сравнимых или даже превышающих степень ковалентного связывания для парацетамола. Кроме того, в определенных экспериментальных условиях можно предотвратить поражение печени кокаином, не влияя на степень ковалентного связывания с белками печени. Таким образом, стало понятно, что ковалентные связи с белками не всегда приводят к токсическому поражению печени. Действительно, в некоторых случаях ковалентные связи могут быть механизмом адаптации клеток печени. Например, было высказано предположение, что некоторые белки цитоплазмы ковалентно связывают токсические метаболиты парацетамола, инактивируют их и таким образом оказывают защитный эффект.

Учитывая несоответствие между количеством ковалентных связей и токсичностью, появилась идея, что токсичность зависит от ковалентных связей с определенными ферментами, ключевыми для жизнедеятельности клеток. При токсическом поражении печени парацетамолом образуются ковалентные связи со множеством ферментов, играющих важную роль в жизнедеятельности гепатоцита, и это приводит к потере их каталитической активности. Вид специфических белков, на которые направлено действие данных метаболитов, вероятио, зависит от нескольких факторов. Во-первых, если метаболит очень активен, вероятно, существовать он будет недолго; следовательно, может связываться только с белками, расположенными в непосредственной близости к ферменту, под действием которого этот метаболит образовался. Самый близкий белок возле образовавшегося метаболита — это тот фермент, под действием которого он был синтезирован; следовательно, специфический фермент Р450, с которым метаболит образует ковалентные связи, вероятно, и есть фермент, отвечающий за образование этого активного метаболита. Если образовавшийся метаболит менее активен и существует дольше, он может перемещаться от места образования и связываться с другими белками. С какими специфическими белками будут образовываться связи, также зависит от химического строения метаболита и целевого белка. Парацетамол и структурно похожий на него, но не гепатотоксичный препарат N-ацетил-w-аминофенол образуют в печени примерно одинаковое количество ковалентных связей. Однако парацетамол образует ковалентные связи преимущественно с белками митохондрий, в то время как продукты ковалентного связывания N-ацетил-w-аминофенола находятся преимущественно в других отделах клетки. Таким образом, специфическая связь с ключевыми ферментами митохондрий может объяснить различия в гепатотоксичности парацетамола N-ацетил-w-аминофенола.