It has become common to reference “pi-stacking” forces or “pi–pi interactions” when describing the interactions between neighbouring aromatic rings. Here, we review experimental and theoretical literature across several fields and conclude that the terms “pi-stacking” and “pi–pi interactions” do not accurately describe the forces that drive association between aromatic molecules of the types most commonly studied in chemistry or biology laboratories. We therefore propose that these terms are misleading and should no longer be used. Even without these terms, electrostatic considerations relating to polarized pi systems, as described by Hunter and Sanders, have provided a good qualitative starting place for predicting and understanding the interactions between aromatics for almost two decades. More recent work, however, is revealing that direct electrostatic interactions between polarized atoms of substituents as well as solvation/desolvation effects in strongly interacting solvents must also be considered and even dominate in many circumstances.

We report a virus-based scaffold for the synthesis of single-crystal ZnS, CdS, and freestanding chemically ordered CoPt and FePt nanowires, with the means of modifying substrate specificity through standard biological methods. Peptides (selected through an evolutionary screening process) that exhibit control of composition, size, and phase during nanoparticle nucleation have been expressed on the highly ordered filamentous capsid of the M13 bacteriophage. The incorporation of specific, nucleating peptides into the generic scaffold of the M13 coat structure provides a viable template for the directed synthesis of semiconducting and magnetic materials. Removal of the viral template by means of annealing promoted oriented aggregation-based crystal growth, forming individual crystalline nanowires. The unique ability to interchange substrate-specific peptides into the linear self-assembled filamentous construct of the M13 virus introduces a material tunability that has not been seen in previous synthetic routes. Therefore, this system provides a genetic toolkit for growing and organizing nanowires from semiconducting and magnetic materials.

The highly organized structure of M13 bacteriophage was used as an evolved biological template for the nucleation and orientation of semiconductor nanowires. To create this organized template, peptides were selected by using a pIII phage display library for their ability to nucleate ZnS or CdS nanocrystals. The successful peptides were expressed as pVIII fusion proteins into the crystalline capsid of the virus. The engineered viruses were exposed to semiconductor precursor solutions, and the resultant nanocrystals that were templated along the viruses to form nanowires were extensively characterized by using high-resolution analytical electron microscopy and photoluminescence. ZnS nanocrystals were well crystallized on the viral capsid in a hexagonal wurtzite or a cubic zinc blende structure, depending on the peptide expressed on the viral capsid. Electron diffraction patterns showed single-crystal type behavior from a polynanocrystalline area of the nanowire formed, suggesting that the nanocrystals on the virus were preferentially oriented with their [001] perpendicular to the viral surface. Peptides that specifically directed CdS nanocrystal growth were also engineered into the viral capsid to create wurtzite CdS virus-based nanowires. Lastly, heterostructured nucleation was achieved with a dual-peptide virus engineered to express two distinct peptides within the same viral capsid. This work represents a genetically controlled biological synthesis route to a semiconductor nanoscale heterostructure.

Semiconductor nanocrystals, which have unique optical and electronic properties, have potential for applications in the emerging field of nanoelectronics. To produce nanocrystals cheaply and efficiently, biological methods of synthesis are being explored. We found that E. coli, when incubated with cadmium chloride and sodium sulfide, have the capacity to synthesize intracellular cadmium sulfide (CdS) nanocrystals. The nanocrystals are composed of a wurtzite crystal phase with a size distribution of 2–5 nm. Nanocrystal biosynthesis increased about 20-fold in E. coli cells grown to stationary phase compared to late logarithmic phase. Our results highlight how different genetic and physiological parameters can enhance the formation of nanocrystals within bacterial cells.

The molecular composition and binding epitopes of the immunoglobulin G (IgG) antibodies that circulate in blood plasma after severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection are unknown. Proteomic deconvolution of the IgG repertoire to the spike glycoprotein in convalescent subjects revealed that the response is directed predominantly (>80%) against epitopes residing outside the receptor binding domain (RBD). In one subject, just four IgG lineages accounted for 93.5% of the response, including an amino (N)-terminal domain (NTD)-directed antibody that was protective against lethal viral challenge. Genetic, structural, and functional characterization of a multidonor class of "public" antibodies revealed an NTD epitope that is recurrently mutated among emerging SARS-CoV-2 variants of concern. These data show that "public" NTD-directed and other non-RBD plasma antibodies are prevalent and have implications for SARS-CoV-2 protection and antibody escape.

SUMMARY Although humoral immunity is essential for control of SARS-CoV-2, the molecular composition, binding epitopes and effector functions of the immunoglobulin G (IgG) antibodies that circulate in blood plasma following infection are unknown. Proteomic deconvolution of the circulating IgG repertoire (Ig-Seq 1 ) to the spike ectodomain (S-ECD 2 ) in four convalescent study subjects revealed that the plasma response is oligoclonal and directed predominantly (>80%) to S-ECD epitopes that lie outside the receptor binding domain (RBD). When comparing antibodies directed to either the RBD, the N-terminal domain (NTD) or the S2 subunit (S2) in one subject, just four IgG lineages (1 anti-S2, 2 anti-NTD and 1 anti-RBD) accounted for 93.5% of the repertoire. Although the anti-RBD and one of the anti-NTD antibodies were equally potently neutralizing in vitro , we nonetheless found that the anti-NTD antibody was sufficient for protection to lethal viral challenge, either alone or in combination as a cocktail where it dominated the effect of the other plasma antibodies. We identified in vivo protective plasma anti-NTD antibodies in 3/4 subjects analyzed and discovered a shared class of antibodies targeting the NTD that utilize unmutated or near-germline IGHV1-24, the most electronegative IGHV gene in the human genome. Structural analysis revealed that binding to NTD is dominated by interactions with the heavy chain, accounting for 89% of the entire interfacial area, with germline residues uniquely encoded by IGHV1-24 contributing 20% (149 Å 2 ). Together with recent reports of germline IGHV1-24 antibodies isolated by B-cell cloning 3,4 our data reveal a class of shared IgG antibodies that are readily observed in convalescent plasma and underscore the role of NTD-directed antibodies in protection against SARS-CoV-2 infection.

The SARS-CoV-2 M