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
Dálnice D4 směrem na Písek sbírá jedno nej za druhým…Je to nejen nejdelší otevřený úsek v historii České republiky vybudovaný formou PPP, tedy ve spolupráci veřejného a soukromého sektoru, ale také první dálniční stavba u nás, která má kompletní BIM model – a navíc plně „oživený“. Díky platformě ViiDA od společnosti VARS BRNO vzniklo vůbec […]
Před pětadvaceti lety vyrazila mladá doktorandka do senegalské savany s jednoduchou, ale odvážnou otázkou: kde ještě žijí poslední jedinci kriticky ohrožené antilopy Derbyho a čím se vlastně živí? Netušila, že právě tato cesta se stane začátkem jednoho z nejdéle trvajících a nejúspěšnějších českých projektů na ochranu africké fauny – projektu, který dnes nemá ve světě […]
Odpady nemusí být vyloženě jen problém, ale i příležitost. Cemex, jeden z největších producentů stavebních materiálů, ukazuje, jak proměnit odpad v cenný zdroj energie i materiálu. Díky inovacím v recyklaci betonu a energetickému využití odpadů v cementárně se tak Cemex stává lídrem udržitelného stavebnictví. V České republice vzniká každoročně přes 30 milionů tun odpadu. Mnoho z […]
Mohlo by se zdát, že v hustě osídleném území metropole už přírodovědce nic nepřekvapí. Přesto se ukazuje, že i v Praze se stále dají objevit druhy, které dosud nebyly z České republiky známy. Nedávné průzkumy vědců Botanického ústavu AV ČR ve dvou pražských přírodních památkách – v Kalvárii v Motole a Oboře Hvězda – přinesly […]
reklama
Historie
Drtil šachový velmistr Aljechin soupeře jako kuřátka?
Šlechtická rodina ruského velkostatkáře bezesporu dokáže svým potomkům zajistit život v blahobytu, ale malý Alexandr Aljechin si přesto o šťastném dětství může nechat jen zdát.   Matku přivede příliš brzy do hrobu její láska k alkoholu, pro otce zase není problém prohrát milion rublů v kasinu. V sedmi letech mladý Aljechin nachází v šachu únik od všech problémů. Hře […]
Nahradila symbol ponížení v Barceloně oáza klidu?
Katalánsko ve válce o španělské dědictví podporovalo rakouské Habsburky. Španělský trůn však pro sebe na základě mírových smluv mezi evropskými mocnostmi uhájí Filip V. z rodu Bourbonů. Katalánci to nerespektují, a tak vnuk francouzského krále Ludvíka XIV. musí jejich odpor zlomit silou.    Vojsko Filipa V. (1683–1746) koncem července 1713 oblehlo katalánskou metropoli Barcelonu. Dobývat […]
Umělec na Montmartru si užíval zelenou hodinku
Štětec letí po plátně. Pod jeho tahy se rodí hřmotná postava muže s černým kloboukem a výraznou červenou šálou. Henri de Toulouse-Lautrec právě maluje plakát k představení svého přítele, kabaretiéra Aristida Bruanta, v jehož podniku Le Mirliton na Montmartru bývá víc než doma.    „Svou situaci řeší tak, že se obrní humorem, malířstvím a nestřídmostí,“ […]
Sv. Jiří patří mezi perly české gotiky
Rytířský turnaj na Pražském hradě je v plném proudu, když se náhle ozve ohlušující rána. Bronzová jezdecká socha svatého Jiří, na kterou pro lepší výhled vyšplhal hrozen diváků, se zřítila k zemi.   Legenda praví, že římský voják jménem Jiří se ocitl v libyjském městě Kyréna právě v okamžiku, kdy si tam nelítostný drak vyžádal za oběť královskou dceru. […]
Zajímavosti
Zázračná podkova: Proč se stala symbolem štěstí?
Už od starověku je koně je dostávají proto, aby si neopotřebovali kopyta. Stejně nezbytné jsou však podkovy i pro nás – nosí štěstí! Proč se zrovna tato obyčejná věc spojuje s příznivým osudem? Důvodů je překvapivě mnoho!   Stane se to prý v roce 969, v kovářské dílně všestranného anglického mnicha (a později světce) Dunstana […]
Největší ledovec světa je vysoký jako dva Žižkovské vysílače!
Sledovat žebříček největších ledovců světa je pořádná fuška, protože stačí teplejší počasí a pořadí se rychle promění. Aktuálně patří první příčka ledovému cvaldovi s označením A23a.   Zamrzlá Antarktida láká výzkumníky odnepaměti. Oblast šelfového ledovce, jež má přídomek Filchnerův-Ronneové, obhlíží kolem roku 1975 vědci ze Sovětského svazu a v regionu zřídí stanici s názvem Družnaja. Její […]
Diphylleia grayi: Květina, jakou jste neviděli!
Její botanický název zní Diphylleia grayi a říká se jí různě, například křišťálová květina. Má ale také mnohem drsnější přezdívky, jako skeletový květ nebo kostlivec. Ty jsou vzhledem k její neobyčejné vlastnosti docela přiléhavé.   V českých luzích a hájích ji ve volné přírodě nenajdeme. Její domovinou jsou vlhké, zalesněné hory v chladnějších oblastech Japonska, […]
Plačící sochy: Zázračné úkazy, nebo podvod?
Pětiletá Jessica Gregoriová chvíli vyděšeně zírá na ten podivný výjev, pak s křikem utíká domů: „Tati! Pomoc! Ona krvácí!“ Z očí sošky Panny Marie umístěné v zahradním výklenku pomalu stéká rudá tekutina…   Sádrová soška je jako mnoho dalších zakoupená v obchůdku na poutním místě v Međugorje v západní Hercegovině. Do italského městečka Civitavecchia ležícím nedaleko Říma ji doveze […]
Záhady a napětí
Největší tajemství Johna Lennona: Pronásledoval ho poltergeist?
Stál u zrodu legendární kapely Beatles, byl symbolem hudební revoluce šedesátých let, ikonou popkultury i výrazným mírovým aktivistou. Jenže John Lennon (1940–1980) nebyl jenom autorem slavných písní a provokativních politických gest. Podle vzpomínek jeho blízkých i řady článků byl několikrát svědkem událostí, které se vymykají racionálnímu vysvětlení. Skutečně měl co do činění s poltergeistem?   Samovolně […]
Americký silniční trol: Monstrum z masa a kostí, nebo přízrak z legend?
Na amerických silnicích se lze setkat s mnohými podivnými jevy, od přízraků automobilů po šílené duchy. Podivná postava, o níž přicházejí zprávy už celá desetiletí, ale nepatří ani do jedné této kategorie. Road Troll, tedy v překladu něco jako „silniční troll“, má být vysoký zarostlý muž s dřevěnou nohou, který se náhle objevuje ve světle reflektorů […]
Zaměstnala NASA kněze, aby ji připravil na setkání s mimozemšťany?
Co se stane, až se poprvé podíváme do oči mimozemšťanovi? Rozpoutá se panika? Zhroutí se náboženství? Spojí se lidstvo dohromady? Podobné otázky si zřejmě klade i NASA. V roce 2021 totiž do týmu přizve anglikánského kněze, prý aby vymyslel strategii, jak lidstvo připravit na kontakt s jinou civilizací… Proč nyní? Je snad něco takového na spadnutí?   […]
Prokletý Silvianův prsten: Opravdu přináší smůlu?
Mohl by prsten způsobit pád celých legií? Záhadný artefakt ze 4. století, údajně vlastněný římským důstojníkem jménem Silvianus, byl nalezen s podivným varováním. Od jeho vykopání si smůlu připisuje řada archeologů i historiků. Co skrývá tento kousek zlata z britské minulosti? A jedná se jen o náhodu, nebo skutečné prokletí?   V roce 1785 nachází na […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Krémová sýrová polévka
tisicereceptu.cz
Krémová sýrová polévka
Výborná sýrová polévka, kterou zvládne i začínající kuchařka. Suroviny na 4 porce 1 pórek 100 g goudy 50 g eidamu 1 cibule 1 lžíce másla 1 l drůbežího vývaru 100 ml bílého vína sůl, pepř
Hromadné hroby jako memento dávných válek! Archeologové objevili čtyři další
21stoleti.cz
Hromadné hroby jako memento dávných válek! Archeologové objevili čtyři další
Nad krajinou visí těžká mračna, stále je cítit pach střelného prachu. Bitva byla krutá, zůstala po ní spousta mrtvých. Ty je třeba pohřbít. Muži kopou rozměrnou jámu, aby do ní uložili těla vojáků – i
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Paštika z kuřecích jater
nejsemsama.cz
Paštika z kuřecích jater
Tahle lahodná domácí paštika s čerstvým máslem navrch se hodí k snídani, menší večeři i jako pohoštění pro návštěvu. Zdobit ji můžete bylinkami, brusinkami, plátky jablka, citronu apod. Potřebujete: ✿ 500 g kuřecích jater ✿ 2 červené cibule ✿ 50 g sádla ✿ koření na divočinu ✿ 1 jablko ✿ 100 ml smetany ✿ 100 g másla + na zalití ✿ sůl, pepř 1.
Zradil Komenský svého mecenáše?
historyplus.cz
Zradil Komenský svého mecenáše?
Vítají ho jako krále. V ústrety mu hned přichází přítel Samuel Hartlib, oblékají ho do bílého taláru anglikánských duchovních. Může vést přednášku v Dolní sněmovně. Jan Amos Komenský v září 1641 přijíždí do Londýna se směsicí trémy a obav. Přijetí však překoná všechna očekávání. Teprve nyní mu dochází, jaké oblibě se jeho jméno těší v
Vybíralo se datum korunovace prvního českého krále podle hvězd?
enigmaplus.cz
Vybíralo se datum korunovace prvního českého krále podle hvězd?
Korunovace prvního českého krále je jednou z nejznámějších a nejpamátnějších událostí raných dějin českého státu. Přemyslovce Vratislava II. slavnostně pomažou a určí českým králem v bazilice svatého
Nový GR Yaris Aero Performance se představil na Rallye Monte Carlo
iluxus.cz
Nový GR Yaris Aero Performance se představil na Rallye Monte Carlo
Model GR Yaris na Rallye Monte Carlo ukázal návštěvníkům svoji genetickou výbavu inspirovanou motoristickým sportem. Toyota ve světové premiéře odhalila novou speciální edici tohoto vozu inspirovanou
Léčivá síla teploty a horečky
panidomu.cz
Léčivá síla teploty a horečky
Naše tělo si za normálních podmínek udržuje konstantní teplotu 36-37 °C. Někdy se ale teplota zvýší, mnohdy i o tolik, že už mluvíme o horečce. Co to znamená? Jaké jsou příčiny a jak postupovat? Normální průměrná tělesná teplota je 36,6 °C. O něco nižší ji mají děti a starší lidé. Teplota ale není po celý den
Krása i tajemství historického cínového dolu
epochanacestach.cz
Krása i tajemství historického cínového dolu
K nejzajímavějším návštěvnickým cílům Slavkovského lesa patří historický cínový důl Jeroným nedaleko zaniklého horního města Čistá. Dolovat se v něm začalo už ve středověku. Národní kulturní památka je dnes přístupná veřejnosti a hojně vyhledávaná turisty, kteří si zde mohou učinit poměrně konkrétní představu o namáhavé práci tehdejších horníků. Důl Jeroným se poprvé otevřel veřejnosti v
Ledňáček: Osamělý lovec i létající drahokam
epochaplus.cz
Ledňáček: Osamělý lovec i létající drahokam
Někdy můžeme při toulkách u řeky zahlédnout na nízké větvi nebo v rákosí klubíčko duhy. Přesně tak totiž vypadá ledňáček říční. Tento barevný ptáček jen o málo větší než vrabec má zajímavý život. Je skvělý lovec, klasická hnízda si vůbec nestaví a jeho trpělivost bychom mu mohli opravdu závidět! Když se člověk prochází kolem řeky
I černé kočky nosí štěstí
skutecnepribehy.cz
I černé kočky nosí štěstí
Říká se, že černá kočka přináší smůlu. Nám doslova zachránila život! Nebýt jí, nevím, jak bychom vůbec dopadli. Pátek třináctého, černá kočka přes cestu nebo naopak štěstí přinášející kominík. Byla jsem vždy velmi pověrčivá a manžel se mi proto vysmíval. Tyto tři pověry se mi málem staly osudnými. Tehdy byl pátek třináctého a já se z toho důvodu
Tajnosti Bernáškové kolem nového muže
nasehvezdy.cz
Tajnosti Bernáškové kolem nového muže
Zase je zamilovaná, ale zřejmě také plná obav. Jana Bernášková (44) se ukázala s mladším mužem. Existuje však důvod, proč o něm neprozradí ani slovo. Ještě před časem se spekulovalo, že by se Jana
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