Oväntade bindningar mellan covid-viruset och oorganiska ytor
Genom att använda så kallad ”kvantmekanisk modellering” har en KTH-forskare kartlagt hur covid-viruset interagerar med oorganiska ytor. Och viruset reagerar lite annorlunda än man tidigare trott.
Kunskapen om hur covid-viruset interagerar med ytor på atomnivå är fortfarande liten. Samtidigt är det viktig information för att förstå hur länge viruset överlever på olika ytor, hur det förökar sig och för hur vi ska utveckla antivirala material och så småningom virussensorer.
Nu har en forskare vid Institutionen för materialvetenskap (MSE) använt så kallad kvantmekanisk modellering för att studera hur spikproteinet från SARS-CoV-2-viruset interagerar med oorganiska ytor.
- Den underliggande fysiken för samspelet mellan viruset och ytorna skiljer sig från vad man tidigare trott, säger Cláudio Lousada, forskaren bakom den färska studien.
När man talar om virusets överlevnadsgrad bör man inte generalisera "ytor" utan att specificera materialet, menar han. Faktorer som också spelar en roll för hur länge viruset överlever på ett underlag beror på närvaron av fukt – vatten är nödvändigt för att viruset ska behålla sin funktion – liksom på typerna och konformationerna av glukosiderna som finns i spetsen av spikproteinet. Den här delen av proteinet är kräsen med vilken oorganisk yta den föredrar att binda till.
Kan tränga undan vatten
Cláudios beräkningar visar att interaktionerna mellan molekylerna i spikproteinets spets och ytorna kan vara extremt starka - i vissa fall kan dessa interaktioner till och med tränga undan vattnet från ytan. Detta kan skada spikproteinet och viruset kan förlora sin funktion.
- Om vi förstår vilka egenskaper hos ytorna - på atomnivå - som kan inaktivera viruset kan vi också designa material som kombinerar den uppsättningen egenskaper med andra funktioner. Dessa egenskaper kan också användas för att utveckla virussensorer.
Cláudio säger att just denna studie inte avslöjar vilka typer av ytor som är mest "smittsamma".
- Viruset överlever på platser som håller sig blöta längre. Detsamma gäller för de kemiska bindningarna mellan ytorna och viruset: Om dessa bindningar inte lyckas driva vissa typer av rekonstruktioner av spikproteinet kommer viruset att förbli intakt längre. Därför borde organiska ytor generellt vara mer smittsamma än oorganiska ytor, men det är för tidigt att dra den slutsatsen. All information som vi kan få kring de här mekanismerna är pusselbitar som gör att vi till slut kan vinna över pandemin - och mildra effekterna av framtida pandemier.
”Kvantmekanisk modellering” är en metod som använder superdatorer för att simulera och sedan visualisera vad som händer på atomär och subatomär nivå. Metoden ger forskarna tillgång till detaljerad information som är svår – eller till och med omöjlig – att få fram via experiment. Med matematiska verktyg analyseras de stora mängder data som metoden tar fram, och rationaliserar den så att den blir lättare att förstå.
- Förutom mängden fysisk och kemisk information är de visuella aspekterna viktiga. Med den här metoden kan vi generera bilder där vi ”ser” atomerna som om vi tittade på dem som observatörer i deras egen storlek. Det ger oss många nya insikter, säger Cláudio Lousada.
Text: Anna Gullers