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.

Související články
Střevní červi mohou tlumit zánět v lidském těle, ale jen pokud mají dostatek vlákniny. Bez ní se jejich organismus přepne do jakéhosi hibernačního režimu a ochranný efekt mizí. Ukazuje to nová studie parazitologů z Biologického centra Akademie věd ČR publikovaná v prestižním časopise Nature Communications.   Střevní parazité byli po většinu evoluční historie běžnou součástí lidského […]
Budoucí český astronaut major Aleš Svoboda, bojový pilot Armády České republiky, zahájil třetí a závěrečnou fázi svého základního astronautského výcviku v Evropském středisku astronautů (ESA) v Kolíně nad Rýnem. Dvouměsíční intenzivní program o rozsahu 187 hodin je zaměřen na praktické dovednosti potřebné pro práci na oběžné dráze a představuje další krok na cestě k účasti […]
Toyota pokračuje ve vývoji vodíkových technologií a nově testuje využití supravodivosti, která může výrazně zvýšit efektivitu vodíkových pohonů. Experimentální řešení automobilka vyzkoušela v závodním voze GR Corolla, který slouží jako mobilní laboratoř při vytrvalostních závodech japonské série Super Taikyu.   Závodní Toyota GR Corolla slouží od roku 2021 jako mobilní technologická laboratoř pro vývoj vodíkových […]
Není to módní influencer mezi SUV. Nehraje si na designovou ikonu ani technologický manifest. Mitsubishi ASX je malé SUV pro lidi, kteří chtějí hlavně kvalitu, spolehlivost a klid na duši. A přesně v tom je jeho síla. ASX patří do segmentu kompaktních SUV. Délkou kolem 4,2 metru se snadno vejde do ulic, ale zároveň nabídne […]
reklama
Historie
Hugo František ze Salmu se nebál průmyslové špionáže
Cestující, zesláblý kvůli nemoci, se nemůže ani pohnout a anglický celník od jeho prohlídky shovívavě upustí. Netuší, že pod rukávy a nohavicemi má mazaný pasažér omotané technické výkresy, podléhající přísnému utajení.   Ve vídeňské knížecí rodině císařského komořího Karla Josefa ze Salm-Reifferscheidtu (1750–1838) mají smíšené pocity. Na apríla, 1. dubna 1776, sice kněžna Marie Františka z Auerspergu […]
Utápěl arcivévodův řidič deprese v alkoholu?
„Je to silný alkoholik. Pije denně, klidně litr nebo litr a půl rumu,“ stěžuje si soudu v Brně manželka pana Lojky. Její muž se skutečně už roky topí v depresích. Má totiž za to, že vypuknutí světové války způsobil právě on. Když v Sarajevu špatně odbočil…    Vyučil se řezníkem a ve svých 21 letech narukoval k dragounskému […]
Dobyl slovenský rodák svět svými tužkami?
Ve vzduchu poletují klobouky. „Penkala to dokáže!“ ozve se z rozjásaného davu, když se letoun slavného vynálezce odlepí od země. S vlastním strojem, dlouhým skoro 11 metrů, vzlétne jen o pár let později než bratři Wrightové.   Když Eduard Penkala (1871–1922), rodák z Liptovského Mikuláše, v pouhých 50 letech umírá na zápal plic, zůstane po něm neuvěřitelných […]
Rozezvučel bojovný mnich nebeské varhany?
Na pódium vystupuje za ovací davu mnich v bílé říze. Přichází vyzvat všechny přítomné, aby šli na smrt ve jménu své víry. Pod vlivem jeho slov lidé klesají na kolena a zanedlouho se ochotně vydají do války v daleké zemi.   Druhá křížová výprava do Svaté země je papežem vyhlášena, ale to neznamená, že se všichni do […]
Zajímavosti
Smrtící Ebola: Umírá každý druhý nakažený
Deštný prales v nitru rovníkové Afriky patří jen zvířatům a několika málo domorodým kmenům. V této odlehlé části světa žijí lidé v izolovaných vesnicích, nikoho nezajímají, a kdyby se zde neobjevil nejnebezpečnější smrtící vir v moderních dějinách, nejspíš bychom o vesnici Yambuku a řece Ebola dodnes nevěděli.   V roce 1976 ředitel místní školy Mabalo Lokela vyrazí na misijní […]
Kde se vzaly kudrnaté vlasy?
Co člověk, to vlasy! Můžeme mít rovné, vlnité, kudrnaté i dokonalé afro… Proč nás ale příroda obdařila takovou rozmanitostí? Je to náhoda? Nejspíš není!   Které byly dřív: rovné, nebo kudrnaté? Zdá se, že odpověď vědci znají. „Lidé se vyvinuli v rovníkové Africe, kde máte slunce neustále nad hlavou,“ vysvětluje antropoložka Nina Jablonski (*1953) z […]
Mohou zvířata rozumět lidské řeči?
Pokud někdy máte pocit, že vám váš zvířecí parťák rozumí, nemusí to být daleko od pravdy. Některá zvířata totiž mají mimořádnou schopnost komunikace i porozumění lidským slovům.   V minulosti se občas objevila zvířata, o kterých se tvrdilo, že rozumějí lidské řeči…K známým příkladům patří například kůň Kluger Hans (asi 1895–1916) z Německa, klisna Lady […]
Mayflower: Loď, která psala americké dějiny
Příslušníci různých náboženských skupin v průběhu 16. a 17. století odcházejí z Anglie, protože v zemi nemají náboženskou svobodu. Patří k nim i skupina puritánů (členů reformního náboženského hnutí), která se rozhodne najít nový domov za oceánem.   Do Ameriky se vydají na lodi jménem Mayflower, která z jihoanglického Plymouthu vyrazí 16. září 1620 se […]
Záhady a napětí
Kámen čarodějnice z anglického Essexu: Chrání obyvatele před černou magií?
V anglickém Essexu stojí záhadný kámen, který podle místních chrání vesnici před návratem zlého ducha. Legenda praví, že pod ním leží čarodějnice popravená před čtyřmi stoletími. Když Američané za druhé světové války kámen odstranili, místní trvali na tom, aby byl kámen okamžitě vrácen. Šlo o skutečné prokletí?   Na křižovatce u vesnice Great Leighs v […]
Magický útok na keňskou guvernérku: Šlo o pokus ovlivnit volby?
Poblíž domu, který obývá guvernérka keňského regionu Machakos Wavinya Ndeti, byla přistižena čtveřice podezřelých osob vybavených nejrůznějšími okultními pomůckami. Podle policie tu zřejmě plánovali provést magický rituál mířený proti političce. Proč?   Politické strany i jednotliví kandidáti po celém světě využívají nejrůznějších metod k dosažení úspěchu ve volbách, a ne vždy se přitom pohybují v […]
Co způsobuje záhadné výbuchy u jezera Seneca?
Už celá staletí se u jezera Seneca v USA ozývají hlasité rány a dunění připomínající výstřely z děl doprovázené slabými, ale měřitelnými otřesy. Říká se jim „senecká děla“ či „jezerní bubny“ a pro vědce jsou stále neobjasněnou záhadou. Co může tyto tajemné zvuky způsobovat?   Ledovcové jezero Seneca v americkém státě New York je se […]
Potopená relikvie: Nesla ruská loď kus Pravého kříže?
Vlajková loď ruské Černomořské flotily Moskva se v roce 2022 potopí po zásahu ukrajinskými raketami. Ke dnu s ní však údajně klesá i velmi vzácná relikvie: Na palubě se měl totiž nacházel kousek Pravého kříže, tedy dřeva, na němž byl ukřižován Ježíš Kristus! Byla ale relikvie vůbec na lodi? Co se s ní potom stalo? A přispěla nějak […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Umíte majonézu?
panidomu.cz
Umíte majonézu?
Asi ano, i když od té doby, co nás reklamy na tu pravou a jedinou ohlušují na každém kroku, se možná najdou tací, kteří ji nikdy nedělali. A to je opravdu škoda. Jak na ni? Vlastně byste normálně na majonézu nemuseli mít recept, protože na ni potřebujete jen vejce a olej (nejčastěji slunečnicový). A pak
Jak se přizpůsobit extrémním teplotám? Návod nejen pro sportovce…
21stoleti.cz
Jak se přizpůsobit extrémním teplotám? Návod nejen pro sportovce…
Běžeckých závodů probíhá po celém světě nespočet, roste však množství akcí, při kterých se sportovci potýkají s horkem. Pravidelné vystavování se teplu, a to nejen při tréninku, může donutit tělo adap
Vyřeší Perkausová krizi s manželem dalším dítětem?
nasehvezdy.cz
Vyřeší Perkausová krizi s manželem dalším dítětem?
Proč ne, i tohle je možnost! O tom, že to v manželství moderátorky Evy Perkausové (32) a podnikatele Ivana Hecka (40) není zrovna idylka, si už dlouho švitoří i vrabci na střeše. Jenomže těm, kteří
Bramborové pirohy s tvarohovou náplní a slaninou
tisicereceptu.cz
Bramborové pirohy s tvarohovou náplní a slaninou
Suroviny 400 g polohrubé mouky 200 g uvařených brambor 1 vejce 2 špetky soli 100 ml vody Náplň 200 g tvarohu čerstvá pažitka a sůl K podávání zakysaná smetana slanina čerstvá sla
13 příběhů slavných pražských paláců & domů: Staré zdi pamatují velké umělce, zednáře i čerta
historyplus.cz
13 příběhů slavných pražských paláců & domů: Staré zdi pamatují velké umělce, zednáře i čerta
V Lobkovickém paláci panuje čilý ruch. „Všechno zaevidujte. A pak to rychle odneste!“ rozdává rozkazy jeden z císařských úředníků. Sám už v náruči třímá pořádnou hromadu knih a zlata. Stěny starých pražských domů toho pamatují hodně. Štěstí, vzestupy, ale i strasti a pády těch, kteří v nich pobývali. Šušká se dokonce, že v některých z nich straší. Temnou legendou je obestřen
Hepčí! Co jste netušili o kýchání?
epochaplus.cz
Hepčí! Co jste netušili o kýchání?
Prachové částečky se vznesou do vzduchu. Nááááádech. A už se otírají o chloupky v nose a derou se ke sliznici. Bleskově se uvolňují hormonální přenašeče vzruchů, takzvané histaminy. Podráždí nervové buňky v nose. Do mozku vyráží signál k poplachu. Nervová síť má pohotovost, okamžitě aktivuje hltanové a průdušnicové svaly. Cesta nosní a ústní dutinou je volná. Vzduch i
Plevel ovládl váš trávník? Možná děláte tuhle zásadní chybu
rezidenceonline.cz
Plevel ovládl váš trávník? Možná děláte tuhle zásadní chybu
Pokud váš trávník po zimě připomíná spíš flekatý koberec než lákavý zelený porost, není to náhoda. Jaro vždy nemilosrdně odhalí místa, kde plevel využil náskok, který získal ještě před začátkem sezóny. Dobrou zprávou je, že právě teď máte šanci změnit pravidla hry. Když půda volá o pomoc Důvod, proč se plevele na jaře chovají životaschopněji
Tajemství Sozopolu: Opravdu se zde našly kosti sv. Jana Křtitele?
enigmaplus.cz
Tajemství Sozopolu: Opravdu se zde našly kosti sv. Jana Křtitele?
Bulharské letovisko Sozopol je vyhledávanou ikonou turistiky na březích Černého moře. Zvídavější turisté, kterým v létě nestačí jen polehávání na pláži, se mohou seznámit i s dlouhou a zajímavou hist
Dala jsem jí své klíče od bytu
skutecnepribehy.cz
Dala jsem jí své klíče od bytu
Nikdy bych nevěřila, že mě jednou zradí žena, kterou jsem si pustila tak blízko. Ta, kterou jsem považovala za kamarádku, ta, které jsem věřila. Muži odcházejí, to člověk tak nějak očekává. Ale že mi podrazí nohy někdo, komu jsem svěřovala i věci, které jsem si roky nechávala jen pro sebe, to mě nenapadlo. S Lídou jsme se poznaly
Barcelona: perla Španělska, kterou si zamilujete
nejsemsama.cz
Barcelona: perla Španělska, kterou si zamilujete
Prozkoumejte město na pobřeží Středozemního moře plné fascinujících uměleckých děl, historie i pokroku. Co navštívit a kam si udělat výlet? Barcelona je ideálním místem, kam vyrazit ještě před létem, kdy není takové parno. Uvidíte tu architektonická díla, která nikde jinde na světě nenajdete. Nasajete ruch metropolitního města, posedíte na zahrádce některé ze zdejších restaurací a třeba se i vykoupete v moři. V Barceloně se
Karlovarská Becherovka uvedla prémiovou novinku
iluxus.cz
Karlovarská Becherovka uvedla prémiovou novinku
Karlovarská Becherovka, jež je více než 200 let synonymem kvalitních lihovin, rozšiřuje své portfolio o novinku Becherovka Tuzemský. Společnost přináší moderní tuzemský, jenž spojuje tradiční charakte
Pražský Hrad, který okouzlil i hvězdy
epochanacestach.cz
Pražský Hrad, který okouzlil i hvězdy
Praha má svou nezaměnitelnou tvář. Hradní paláce nad Vltavou vytvářejí pohled, který zná celý svět. Je to obraz, který okouzluje po staletí a nikdy nezevšední.   Neexistuje snad jediný Čech, který by ho neznal. Pražský hrad se objevuje na pohlednicích, ve filmech i na fotkách. A kdo si plánuje výlet do naší metropole, má ho
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