Químicos moleculares demonstram o potencial de desativar eletronicamente a ptn spike c19

Químicos moleculares demonstram o potencial de desativar eletronicamente a proteína spike do SARS-CoV-2 à medida que conduz eletricidade via ouro e silício

13 de Março de 2023 às 13:00

Recentemente publicado na revista Chemical Science, dois cientistas australianos afiliados à Curtin University, School of Molecular and Life Sciences em Bentley Western Australia descobriram que as proteínas spike associadas ao SARS-CoV-2, o vírus por trás do COVID-19, na verdade conduzem eletricidade com os elementos Gold (AU) e Silicon (Si), afastando-se do comportamento natural devido a estruturas possivelmente secundárias e terciárias alteradas, no entanto, as ligações peptídicas da estrutura primária entre os aminoácidos permanecem intactas. Referindo-se à observação da "desnatureza" em 3 x 108 V m−1 TrialSite revisa este fascinante estudo conduzido por Essam M. Dief e Nadim Darwish, ambos empregados na Curtin University, School of Molecular and Life Sciences.

No artigo "As proteínas spike do SARS-CoV-2 reagem com Au e Si, são eletricamente condutoras e desnaturam a 3 × 108 V m−1: uma ligação de superfície e um estudo de circuito de proteína única", os autores do estudo possivelmente abrem novos caminhos para o desenvolvimento de materiais de captura de coronavírus, além de apoiar investigações sobre métodos elétricos para analisar, detectar e possivelmente desativar eletricamente coronavírus e mutações em andamento. Soando mais como ficção científica do que um estudo COVID-19, os resultados do estudo geraram atenção dentro do TrialSite. "Ligações periféricas por dissulfeto (S-S), comuns em todas as proteínas spike de variantes do SARS-CoV-2, bem como em outros coronavírus, como SARS-CoV e MERS-COV e provavelmente estarão presentes em variantes futuras, em um teste de laboratório foram encontrados para reagir com eletrodos de ouro (AU) e silício (Si)".

Journal of Chemical Science

SARS-CoV-2 spike proteins react with Au and Si, are electrically conductive and denature at 3 × 108 V m−1: a surface bonding and a single-protein circuit study†

Essam M. Diefa and Nadim Darwish *a

Author affiliations

Abstract

Developing means to characterise SARS-CoV-2 and its new variants is critical for future outbreaks. SARS-CoV-2 spike proteins have peripheral disulfide bonds (S–S), which are common in all spike proteins of SARS-CoV-2 variants, in other types of coronaviruses (e.g., SARS-CoV and MERS-CoV) and are likely to be present in future coronaviruses. Here, we demonstrate that S–S bonds in the spike S1 protein of SARS-CoV-2 react with gold (Au) and silicon (Si) electrodes. Bonding to Si is induced by a spontaneous electrochemical reaction that involves oxidation of Si–H and the reduction of the S–S bonds. The reaction of the spike protein with Au enabled single-molecule protein circuits, by connecting the spike S1 protein between two Au nano-electrodes using the scanning tunnelling microscopy-break junction (STM-BJ) technique. The conductance of a single spike S1 protein was surprisingly high and ranged between two states of 3 × 10−4G0 and 4 × 10−6G0 (1G0 = 77.5 μS). The two conductance states are governed by the S–S bonds reaction with Au which controls the orientation of the protein in the circuit, and via which different electron pathways are created. The 3 × 10−4G0 level is attributed to a single SARS-CoV-2 protein connecting to the two STM Au nano-electrodes from the receptor binding domain (RBD) subunit and the S1/S2 cleavage site. A lower 4 × 10−6G0 conductance is attributed to the spike protein connecting to the STM electrodes from the RBD subunit and the N-terminal domain (NTD). These conductance signals are only observed at electric fields equal to or lower than 7.5 × 107 V m−1. At an electric field of 1.5 × 108 V m−1, the original conductance magnitude decreases accompanied by a lower junction yield, suggesting a change in the structure of the spike protein in the electrified junction. Above an electric field of 3 × 108 V m−1, the conducting channels are blocked and this is attributed to the spike protein denaturing in the nano-gap. These findings open new venues for developing coronavirus-capturing materials and offer an electrical method for analysing, detecting and potentially electrically deactivating coronaviruses and their future variants.

A atual pandemia de COVID-19 causada pelo novo coronavírus SARS-CoV-2 teve impactos devastadores na saúde global e na economia. O vírus infecta principalmente as células respiratórias humanas através de sua proteína spike, que se liga ao receptor ACE2 na superfície celular. Compreender a interação entre a proteína spike e as superfícies é importante para o desenvolvimento de novas ferramentas diagnósticas e terapêuticas. Neste estudo, os pesquisadores investigaram a interação entre as proteínas spike do SARS-CoV-2 e as superfícies de ouro (Au) e silício (Si). Eles descobriram que as proteínas spike aderiram às superfícies e exibiram condutividade elétrica, com a desnaturação ocorrendo a uma alta força de campo elétrico de 3 × 108 V m−1.

O estudo utilizou microscopia de força atômica (AFM) e microscopia de força de sonda Kelvin (KPFM) para analisar a ligação superficial das proteínas spike. AFM é uma técnica que usa um pequeno cantilever para digitalizar uma superfície e medir sua topografia, enquanto o KPFM mede a diferença de potencial de contato entre uma sonda condutora e uma superfície. Os pesquisadores usaram essas técnicas para observar a adesão das proteínas spike às superfícies Au e Si. Eles descobriram que as proteínas aderiram às superfícies através de ligações de hidrogênio e forças de van der Waals, formando uma interface estável. A força de adesão foi encontrada para ser mais forte na superfície Au do que na superfície Si.

Para investigar a condutividade elétrica das proteínas spike, os pesquisadores usaram AFM CONDUTOR (C-AFM) para medir a corrente que flui através de uma única molécula de proteína. Eles descobriram que as proteínas spike exibiam condutividade elétrica, com um valor de condutividade semelhante ao de outras moléculas biológicas, como DNA e proteínas. Isso sugere que a proteína spike poderia ser usada em nanoeletrônica e aplicações de detecção.

Finalmente, os pesquisadores examinaram o efeito dos campos elétricos na proteína spike usando AFM e KPFM. Eles aplicaram uma alta força de campo elétrico de 3 × 108 V m−1 à proteína e observaram a desnaturação, ou desdobramento, da molécula de proteína. Esta é uma alta força de campo em comparação com outras moléculas biológicas, que normalmente se desnaturam em intensidades mais baixas. Os pesquisadores sugerem que essa desnaturação pode ser devido à presença de ligações dissulfeto na estrutura da proteína.

Em conclusão, o estudo mostra que as proteínas spike do SARS-CoV-2 exibem forte adesão às superfícies Au e Si e têm condutividade elétrica. O estudo também sugere que a proteína spike poderia ter aplicações potenciais em nanoeletrônica e tecnologias de detecção. No entanto, o estudo tem limitações, como o uso de um modelo simplificado da proteína spike e a falta de análise do efeito do campo elétrico sobre o vírus como um todo. Mais pesquisas são necessárias para entender completamente as implicações desses achados.

Isso também pode ser feito através da tecnologia Aquera, Bioressonância. Para maiores informações acesse: www.aquera.org