Searching for new serotonin 5-HT5 receptor ligands by in silico and in vitro methods

Virtual screening (VS) is a tool used to search for new biologically active compounds. This method is divided into two approaches: based on ligands’ structures and structure-based on the active site, depending on the available structural data of the biological target and the number of known ligands. In this work, both methods were applied to search the chemical compound library of the Department of Medicinal Chemistry IP PAS for new ligands for the 5-HT5 serotonin receptor.In the virtual screening process, a CNC MPO > 4.0 filter was used to initially reduce a library of approximately 5700 different compounds. 1625 compounds were selected and docked to three 5-HT5 receptor models: AlphaFold, SwissModel, and GPCRdb. For each L-R complex, SIFt interaction vectors were calculated, and reference ligand vectors were generated. These vectors always had the same length by setting the same amino acids in all models. Tanimoto similarity coefficients were then calculated between the reference and docked compounds. For each receptor model, the top 500 compounds were selected and compared to each other, ultimately selecting 30 compounds for in vitro studies. The compound PZ-524 was identified, which showed the highest activity against the 5-HT5 receptor complex, with a value of 71.2 nM.

Wirtualny skrining (VS), to narzędzie wykorzystywane do poszukiwania nowych związków biologicznie aktywnych. Metoda ta dzieli się na dwa podejścia: bazujące na strukturze ligandów oraz bazujące na strukturze miejsca aktywnego w zależności od dostępnych danych strukturalnych dotyczących celu biologicznego i ilości znanych ligandów. W niniejszej pracy zastosowano obie metody, aby przeszukać bibliotekę związków chemicznych Zakładu Chemii Leków IF PAN w poszukiwaniu nowych ligandów dla receptora serotoninowego 5-HT5. W procesie wirtualnego screeningu wykorzystano filtr CNC MPO > 4.0, aby wstępnie zawęzić bibliotekę związkówliczącą około 5700 różnych struktur. Zostało wybranych 1625 związków, które zostały zadokowane do trzech modeli receptora 5-HT5: AlphaFold, SwissModel i GPCRdb. Dla każdego kompleksu L-R policzono wektory oddziaływania SIFt, a następnie wygenerowano wektory dla referencyjnych ligandów. Wektory te miały zawsze tę samą długość dzięki ustawieniu takich samych aminokwasów we wszystkich modelach. Obliczono kolejno współczynniki podobieństwa Tanimoto między referencyjnymi i zadokowanymi związkami. Dla każdego modelu receptora wybrano 500 najlepszych związków dla i porównano je między sobą, wybierając ostatecznie 30 związków do badań in vitro. Zidentyfikowano związek PZ-524, który wykazał największą aktywność względem kompleksu receptora 5-HT5 równą 71,2 nM.