Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Revoluce ve svícení. Svítící enzym „luciferáza“ by mohl nahradit elektrické žárovky

Žárovka už 140 let usnadňuje každodenní život přeměnou elektrické energie na světlo. Lze ji vůbec nahradit? Ano, lze…

Vědci Martin Marek a Martin Toul z Loschmidtových laboratoří, RECETOX, Přírodovědecké fakulty MUNI popsali inovativní a zároveň udržitelný způsob, jak svítit.

Inspirací vědcům jsou organismy žijící na dně moří a oceánů se schopností produkce a emise „studeného“ světla, tzv. bioluminiscence.

O objasnění tohoto procesu se vědci z celého světa pokoušeli poslední čtyři desítky let, ale až brněnští vědci na ukázkovém organismu, jímž byl mořský korál renila fialový (Renilla reniformis), odhalili mechanismus svícení luciferázy, a molekulární podstatu mořského žahavce.

Mohl by v budoucnu rozsvítit naše ulice…(?)

Pohled do katalytického centra Renilla luciferázy, kde dochází k vazbě luciferinu a jeho následné oxidaci, doprovázené emisí viditelného světla. Foto: MUNI SCI
Pohled do katalytického centra Renilla luciferázy, kde dochází k vazbě luciferinu a jeho následné oxidaci, doprovázené emisí viditelného světla. Foto: MUNI SCI

Svítící revoluce

„Zdroje naší planety nejsou bezedné. Neustále se používají fosilní paliva, která obnovitelná nejsou, a jejich masivní používání má negativní dopady nejen na globální ekosystém, ale též na lidské zdraví,“ připomíná biolog Martin Marek.

„Luminiscenční enzymy by mohly být používány v našich každodenních životech, a nejen v laboratořích, kde se využívají běžně.“ Při svícení žárovkou se uvolňuje teplo, zatímco luciferázy teplo neuvolňují a dokážou energii velmi efektivně přeměnit na světlo.

„Náš objev představuje svítící revoluci.“

Jak „vyladit“ enzym?

Brněnští vědci objasnili chemické kroky, které jsou klíčové v procesu bioluminiscence. Ukázali, kam a jak se v molekule enzymu váže energeticky bohatý substrát, tzv.

luciferin. Pomocí metod strukturní biologie a spektroskopických měření zmapovali enzymatickou oxidaci luciferinu a jeho přeměnu na energeticky bohatý meziprodukt, po jehož rozpadu a dekarboxylaci dochází k emisi viditelného modrého záblesku.

Díky pochopení tohoto procesu nyní vědci umí „ladit“ enzym tak, aby generoval světlo požadované vlnové délky a s cílenou délkou svícení.

Ukázka produkce studeného světla smícháním enzymu luciferázy a luciferinu ve zkumavce v laboratorních podmínkách. Foto: MUNI SCI
Ukázka produkce studeného světla smícháním enzymu luciferázy a luciferinu ve zkumavce v laboratorních podmínkách. Foto: MUNI SCI

Budoucnost svícení

Pomocí metody rentgenové krystalografie se vědcům z Loschmidtových laboratoří podařilo svítící enzym zachytit přímo v akci.

Ačkoliv byla struktura samotného enzymu již zmapována dříve, Martin Marek a Martin Toul pomocí metody rentgenové krystalografie dokázali tuto strukturu monitorovat i v okamžiku navázání luciferinu, jehož následnou chemickou přeměnou se generuje světlo.

A právě to jim umožnilo detailně popsat reakci, ke které v enzymu dochází.

Při své práci metodami proteinového inženýrství též zrekonstruovali předka dnešního enzymu luciferázy renily fialové, a tak poodhalili tajemství jeho evoluce z původně nesvítících enzymů.

„Byla to hodinářská práce. Vyvinuli jsme z enzymu několik možných předků a následně jsme je porovnávali.

Díky tomu jsme přesněji pochopili, jak se vyvíjeli jeden z druhého, a ve kterých aspektech se postupně zdokonalovali až do podoby dnešního enzymu s vysokou intenzitou emise světla,“ upřesnil Martin Toul proces hledání.

Aktuálně však před vědci stojí další výzkumná otázka, a to, jak dlouho dokáže enzym svítit bez přerušení.

Doposud v laboratorních podmínkách luciferáza rozsvítila zkumavku na 48 hodin. „Omezením zde zůstává naše neznalost, jakým způsobem živé organismy syntetizují energeticky bohatý luciferin.

Tak, jako jaderný reaktor potřebuje palivo ve formě obohaceného uranu, tak i luciferázy pro svůj provoz potřebují palivo, a tím je právě onen luciferin,“ říká Martin Marek.

Výzkumníci si osvojili metody, jak luciferiny syntetizovat chemicky v laboratoři, ale tento proces je pro praktické využití ekonomicky neefektivní.

„Musíme odhalit biosyntetické dráhy vedoucí ke tvorbě luciferinů a jejich recyklace v buňkách, abychom byli schopni sestrojit geneticky kódovaný a energeticky nezávislý zdroj světla,“ nastiňuje Martin Marek budoucí cesty výzkumu a hledání investorů, kteří by vývoj těchto technologií podpořili.

Ve světě se již vědci zabývají tím, jak využít bioluminiscenční organismy ke svícení, a zjištění brněnských vědců ve spolupráci s francouzskými kolegy umožní přenést tuto myšlenku do každodenního života.

reklama
Související články
Před sto lety v březnu 1925 šéfpilot společnosti Aero Josef Novák dosáhl výškového rekordu 8 651 metrů na stíhacím letounu Aero A-18. Tento výkon o dva měsíce později ještě překonal, když se stejným strojem a upraveným motorem vystoupal do rekordní výšky 9 140 metrů. Úspěch potvrdil nejen výjimečné vlastnosti první sériově vyráběné československé stíhačky, ale také významnou […]
Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT se rozhodla od příštího akademického roku navýšit počet přijímaných studentů do magisterského studijního programu Space Applications ze současných 20 na dvojnásobek. Reaguje tak na kritický nedostatek kvalifikovaných pracovníků klíčových pro rozvoj místních firem působících ve vesmírném průmyslu. Vesmírný průmysl se na jižní Moravě v posledních letech rychle rozvíjí a […]
Voda pokrývá více než 70 % povrchu Země a je nezbytná pro život, jak ho známe. Odkud se ale vzala? Tato otázka vědce trápí už desítky let. Nyní nová teorie naznačuje, že voda mohla na naši planetu dorazit jiným způsobem, než jsme si dosud mysleli. Dlouho převládala představa, že voda na Zemi pochází především z […]
Zatímco zdravý člověk může bez zdravotních následků ztratit až 15 % své krve, někteří lidé tuto schopnost nemají. Nemusí se vždy jednat o vrozený problém, jako například u hemofilie. Zvýšená krvácivost se může rozvinout během života a poukazovat na jiné zdravotní problémy.   Přitom krevní srážlivost, zdokonalovaná evolucí po miliony let, je klíčová pro přežití […]
reklama
reklama
Historie
Byla Trajánova tržnice prvním obchodním centrem světa?
V centru Říma na dohled od Kolosea se tyčí podivuhodná stavba. Jde o Trajánovu tržnici, jež je součástí stejnojmenného fóra.   Mezi římskými vrcholky Kvirinálem a Kapitolem panuje čilý ruch. Skupiny dělníků zde postupně odstraňují velké množství zeminy. Píše se rok 107, když na místě vzniká „poslední a nejnádhernější ze všech císařských fór“, jak píše německá […]
Bismarck z krále udělal císaře
Od mládí si mladík z nevýznamného pruského šlechtického rodu vytkl za cíl prosadit se ve velké politice. Jen málokdo o sobě může říct, že se mu to s takovým úspěchem podařilo.   Narodil se na apríla, tedy 1. dubna 1815, do aristokratické rodiny. O láskyplném prostředí si ale Otto Eduard Leopold von Bismarck-Schönhausen (†1898) mohl nechat jen […]
Vyrostla na londýnském mostě celá čtvrť?
Oba břehy Temže v Londýně spojovala kdysi stavba, označovaná za jeden z divů světa. Most, který se stal samostatnou městskou čtvrtí a také místem odporné přehlídky popravených nešťastníků.   Most v samém centru Londýna postavili už Římané v roce 46 našeho letopočtu. Byl dřevěný a vydržel téměř 1000 let, než ho v roce 1013 nechal spálit král Ethelred II. (asi […]
Islandští Bonnie a Clyde zabíjeli vlastní děti
Dva uprchlíci s pronásledovateli v zádech balancují na vrcholu vysokého vodopádu. Holčička, kterou nesou, je příliš velkou přítěží, a tak končí ve zpěněných vodách hluboko dole.   Vesnička Hlíö na jihu Islandu není na počátku 18. století ničím významná. Ani skromnou farmářskou rodinu, která tu žije, nikdo nepovažuje za výjimečnou. V roce 1714 přichází na svět syn, který […]
Zajímavosti
Řeka Eufrat: Je kolébka civilizace na pokraji zániku?
Před tisíci lety pomůže k rozvoji prvních zemědělských společností na světě a v Bibli je dokonce zmíněn jako jedna ze čtyř řek, které zavlažují zahradu Eden. I dnes jsou na něm závislé miliony lidí. Ale zdá se, že nemusí trvat dlouho a řeka Eufrat zcela vyschne…   Může se to zdát jako ironie osudu i […]
Burning Man: Festival plný divočiny odstartuje rozchod!
Za vším hledej ženu, podobně je na tom i týdenní americký festival Burning Man (Hořící muž). Hosté se sjíždějí do nevadské pouště na přelomu srpna a září, kdy se v USA slaví Svátek práce.   Larry Harvey (1948–2018) přemítá, jak se dostat z porozchodového splínu. Společně s pár kamarády postaví na Baker Beach v San Francisku dvoumetrovou sochu muže […]
Největší zlatý Buddha: Na zamaskovanou sochu lidé zapomenou
Dlouho ji všichni mají za obyčejnou sádrovou sochu, zdobící chrám Wat Chotanaram v bangkokské Čínské čtvrti. Ovšem ať je materiál jakýkoliv, všechny sochy Buddhy jsou v Thajsku posvátné, a i s touto je proto zacházeno jako s pokladem.   Když se tedy chrám časem změní ve zchátralou ruinu, je třeba sochu zachránit a umístit jinam! Od roku 1935 stojí […]
Bublifuk: Hračka starší, než by vás napadlo!
Že je bublifuk relativně moderní hračka?  Ale kdeže! Jeho historie sahá hodně hluboko do minulosti. Některé starověké civilizace, jako například Mayové, podle některých badatelů zřejmě používají techniky tvorby bublin pro zábavu a náboženské účely.   Vystačí si s přírodními látkami, jako jsou mízy různých dřevin nebo pryskyřice, s jejichž pomocí vytvoří směs vhodnou pro výrobu […]
Záhady a napětí
Fascinující záhada hadí bohyně: Koho zobrazuje tajemná minojská soška?
Nedaleko krétského hlavního města Heráklion se nachází palác Knóssos, údajné útočiště bájného Minotaura, kterého zde nechal uvěznit krétský král Minos. Právě po něm byla pojmenována civilizace, která rozsáhlý komplex vybudovala. Ve 20. století byly v paláci nalezeny dvě sošky žen, světu známé jako hadí bohyně. O žádném hadím kultu v době Minojské civilizace se ale dodnes […]
Jakubovo osuárium: Jde o důkaz, že měl Ježíš rodinu?
V roce 2002 se na veřejnost dostává předmět, který by mohl být jedním z nejvýznamnějších archeologických objevů souvisejících s křesťanstvím. Kamenná schránka na kosti, tzv. osuárium, nese nápis: „Jakub, syn Josefův, bratr Ježíšův“. Opravdu jde o důkaz existence Ježíšovy rodiny, nebo je to podvrh, který měl zvýšit cenu artefaktu?   Osuárium, které údajně pochází z […]
Česko má čtyři vodíkové stanice, většina zemí EU žádnou
Vodíková mobilita se stává jedním z klíčových prvků dekarbonizace dopravy. Ačkoli se o vodíkovém pohonu hovoří jako o slibné technologii budoucnosti, jeho rozvoj v Evropě zatím probíhá nerovnoměrně. Česká republika se však v této oblasti posunula vpřed – má již čtyři veřejné vodíkové stanice, zatímco většina zemí EU stále nemá žádnou. Podle analýzy webu cistadoprava.cz, […]
Diagnóza ze srdečního pulsu: Je možné vyčíst zdravotní stav pohmatem předloktí?
Srdeční puls je mnohem víc než známka toho, že jsme naživu. V tradiční medicíně dálného i blízkého východu z něj prý léčitelé umí vyčíst zásadní informace o stavu vnitřních orgánů a odhalit zdravotní problémy dříve, než se vůbec projeví. Jak pulzní diagnostika funguje? A je vůbec spolehlivá?   Pulsní diagnostika je obvykle spojována hlavně s […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Judit Pecháček se svou matkou neměla lehké dětství
nasehvezdy.cz
Judit Pecháček se svou matkou neměla lehké dětství
V seriálu Děcko hraje Judit Pecháček (36) matku, která má komplikovaný vztah se svými dětmi. A nyní herečka přiznala, že ani se svou skutečnou maminkou Ágnes Bardos nemá a nikdy neměla úplně idylické
Velikonoční jehněčí kolínka na víně
tisicereceptu.cz
Velikonoční jehněčí kolínka na víně
Jaké by to byly Velikonoce bez pořádného masa? Ingredience 4 jehněčí kolínka 2 cibule 50 g másla 6 stroužků česneku 10 kuliček pepře 3 bobkové listy 6 dcl červeného vína, 4 snítky rozmarý
Vyrostla na londýnském mostě celá čtvrť?
historyplus.cz
Vyrostla na londýnském mostě celá čtvrť?
Oba břehy Temže v Londýně spojovala kdysi stavba, označovaná za jeden z divů světa. Most, který se stal samostatnou městskou čtvrtí a také místem odporné přehlídky popravených nešťastníků. Most v samém centru Londýna postavili už Římané v roce 46 našeho letopočtu. Byl dřevěný a vydržel téměř 1000 let, než ho v roce 1013 nechal spálit král Ethelred II. (asi 968–1016),
Péče jako peříčko
nejsemsama.cz
Péče jako peříčko
Citlivá pleť vyžaduje pravidelnost, trpělivost a ty správné kosmetické produkty. Jen tak můžete dosáhnout viditelných výsledků a úžasného efektu. Patříte-li k těm, kdo mají citlivou pleť, dobře víte, jak moc je náchylná k podráždění. A jen tak nějaký kosmetický produkt jí nemusí vždy „sednout“. Rozhodí ji jakýkoli kontakt s dráždivými látkami, vysokými nebo nízkými teplotami, sluncem, silným větrem či suchým vzduchem.
Mimozemský život na vzdálené planetě? Opatrnost je na místě
21stoleti.cz
Mimozemský život na vzdálené planetě? Opatrnost je na místě
Nález mimozemského života by byl bezesporu největším objevem v dějinách vědy. Ačkoliv kosmické sondy už prolétly kolem všech planet naší soustavy a čím dál dokonalejší teleskopy nahlížejí do stále vzd
Robin Hood: Mýtus, legenda, nebo skutečný král zbojníků?
epochaplus.cz
Robin Hood: Mýtus, legenda, nebo skutečný král zbojníků?
Kdo by neznal jméno Robin Hood? Slavný psanec ze Sherwoodu se za staletí proměnil ve folklorní ikonu, hrdinu stovek knih, filmů i seriálů. Ale kdo vlastně byl muž, jehož příběh přežil staletí a stal se symbolem spravedlnosti? Mýtus, nebo historická postava? Příběh, který přerostl do legendy První dochované zmínky o Robinovi pocházejí ze 14. století.
Musela jsem bojovat o muže
skutecnepribehy.cz
Musela jsem bojovat o muže
Když jsem se seznámila s tehdy čerstvě rozvedeným Petrem, jeho dospělá dcera Alena byla stále na svého otce velmi silně citově vázaná. Věděla jsem tedy, že vztah s Alenou nebude snadný, ale nikdy jsem si nemyslela, že by se dcera mého milovaného muže mohla stát hrozbou pro náš vztah. Snažila jsem se tedy být trpělivá. Napřed mě
Kde na vás číhá časová smyčka? Svět, kde se vše opakuje do zbláznění!
enigmaplus.cz
Kde na vás číhá časová smyčka? Svět, kde se vše opakuje do zbláznění!
Když vás pohltí časová smyčka, ocitnete se na místě, kde neexistuje čas a žádný váš čin nemá smysl. Vše se zde totiž odehrává stále dokola a nebere to konce! Zbytek života tak můžete strávit neustálým
Perlové týdny Halada 2025
iluxus.cz
Perlové týdny Halada 2025
V květnu a červnu proběhne největší prodejní výstave perlových šperků v Čechách a na Slovensku. Legendární a největší akce rodinného klenotnictví Halada má tradicí již několik desetiletí. Na akci s
Vestavba s přidanou hodnotou
rezidenceonline.cz
Vestavba s přidanou hodnotou
Design kuchyně ctí spotřebiče, které nejsou na první pohled vidět. Mohou být ukryté za kuchyňskými dvířky nebo splývají s kuchyňskou linkou. Pro vestavné spotřebiče hraje řada faktorů. Jedním z nich je úspora místa a designově čistý vzhled kuchyně. Nabídka tohoto typu spotřebičů je veliká, v zásadě si můžete pořídit kompletní výčet nezbytných kuchyňských pomocníků od
Velikonoční ostrov: Nejosamělejší místo světa plné záhad
epochanacestach.cz
Velikonoční ostrov: Nejosamělejší místo světa plné záhad
Hluboko v Pacifiku leží ostrov proslulý svou tajemnou prastarou civilizací. Zdobí jej nejen kouzelná příroda, ale i 300 soch moai. Každá z těchto soch je vytesána z jednoho kamene a má typickou protáhlou tvář. V současnosti se zdá, že řada tajemství Velikonočního ostrova se již dočkala svého rozluštění. Víme, proč tyto sochy vznikly a jakým způsobem se po ostrově
Velikonoční dekorace: Vejce, kde ses tady vzalo?
panidomu.cz
Velikonoční dekorace: Vejce, kde ses tady vzalo?
Obří vejce může být netradiční dekorací a navíc poslouží jako zajímavý květináč na cibuloviny. A to vše ne jenom na Velikonoce! Vejce je dokonalým symbolem jara jako takového. Nebojte, nenakladla jej žádná dračice. Zrodilo se ze sádrových obvazů. Totiž, u vás doma se teprve zrodí. A vyrobit ho zvládne i úplný začátečník. Připravte si speciální
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz