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
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 […]
Invaze exotických druhů jsou hlavní hrozbou pro přírodní rozmanitost u nás i na Zeměkouli. Zejména exotické stromy a keře dokáží zcela změnit podmínky a vytlačit původní rostliny a živočichy. Jednou z nejproblematičtějších dřevin je trnovník akát (Robinia pseudoacacia), původně severoamerický strom, který se v Evropě masivně rozšířil během 20. století.   Problém představuje v chráněných […]
Ještě v 60. letech minulého století znamenala diagnóza dětské leukémie téměř jistou smrt. Dnes přežívá drtivá většina malých pacientů. Tento obrat není dílem jednoho zázračného léku, ale výsledkem desetiletí mravenčí práce, mezinárodní spolupráce a odvahy zkoušet nové cesty. Představte si dobu, kdy lékaři museli rodičům sdělit, že jejich dítěti zbývá jen pár týdnů života. Taková […]
reklama
Historie
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 […]
Fort Jefferson: O 16 milionů cihel se nikdy neválčilo
Na první pohled se mu ta skupinka opuštěných ostrůvků zalíbila. Jeví se jako ideální místo pro vybudování námořní stanice. Bohužel komodor David Porter zjistí, že na nich není žádná pitná voda, a svou pozornost zaměří jinam. Ovšem Američané se do tohoto ráje kousek od Floridy brzy vrátí a přece jen zde začnou stavět…   Pro […]
Zajímavosti
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 […]
Plážové koše: Ikona baltských pláží
Pokud jste někdy byli na pláži Baltského moře, určitě jste seděli v plážovém koši. Tyto „kukaně“ neboli strandkörbe mají zajímavou historii. Odkud se vzaly a jak dlouho už chrání lidi před nepříjemným větrem, sluncem, deštěm i písečnou sprškou?   První kryté plážové křeslo je vyrobeno v roce 1882 dvorním košíkářem z Rostocku Wilhelmem Bartelmannem (1845–1930). […]
Gateway: Brána do hlubokého vesmíru
Gateway Arch je kovový oblouk v St. Louis a vzdává hold době osidlování divokého západu. Je to symbolická brána na západ, která má připomínat odvahu prvních kolonistů. Jméno si vypůjčí nový vesmírný projekt, který má stejným způsobem otevřít cestu do kosmu.   Gateway znamená „brána“ a veřejnosti je tento projekt představen v roce 2019. „V nejbližší […]
Záhady a napětí
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 […]
Hlídá mýty opředený hloh přechod mezi světy?
Strážce před neviditelným zlem i důvěrný spojenec v časech slabosti a zoufalství. Nenápadný hloh provází člověka po tisíce let. Jeho trny měly odhánět démony, květy chránit nevěsty a celé keře vymezovat hranici mezi světem živých a mrtvých. Proč se tyhle rostliny sázely u hrobů a proč se k nim lidé obraceli, když hledali klid, spánek […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Kdy jíst vlákninu, aby opravdu fungovala?
21stoleti.cz
Kdy jíst vlákninu, aby opravdu fungovala?
Většina lidí si dobře uvědomuje, že by měla konzumovat více vlákniny ve stravě. Nyní přišli vědci s tvrzením, že konzumace vlákniny v ranních hodinách může tělu přinést extra benefity. Co si dopřát k
Znáte cibuli?
panidomu.cz
Znáte cibuli?
Samozřejmě, že ano, vždyť bez cibule se nedá vařit. Ale naše otázka spíš směřuje k tomu, jestli znáte její druhy. Dávno jsou doby, kdy na trhu byla jen jedna, která se používala na všechna jídla. Dnes už si můžete vybrat a je to dobře, protože každý druh se hodí na něco jiného. Pojďme se na ně
Titanic v Praze: Výstava, která vás vtáhne do skutečných osudů slavné lodi
epochanacestach.cz
Titanic v Praze: Výstava, která vás vtáhne do skutečných osudů slavné lodi
Až do 22. května 2026 se v pražském PVA EXPO PRAHA v Letňanech koná výstava Titanic – The Artifact Exhibition, která představuje stovky originálních artefaktů vyzvednutých z vraku legendární lodi. Díky autentickým exponátům a silným lidským příběhům zažijete historii Titaniku, legendárního parníku, který se v roce 1912 (15. 4. ve 2:20) potopil ke dnu Atlantiku.
Děsivé záhady staré roubenky
skutecnepribehy.cz
Děsivé záhady staré roubenky
Se sestrou jsme si pořídily roubenku. Těšily jsme se na klidné stáří. To se ale nekoná. V noci slyšíme zvonek, který roubenka nemá. Sestra Ludmila a já jsme zůstaly na stáří osamocené. Máme za sebou nepovedená manželství. Ani jedna z nás nemá děti, ke kterým by upnula svůj život. A tak hodně času trávíme společně. Když přišla sestra s nápadem,
Bezhlavý templář ze Zvíkova: Stín, který vás sleduje i ve tmě
enigmaplus.cz
Bezhlavý templář ze Zvíkova: Stín, který vás sleduje i ve tmě
Noc na hradě Zvíkov má zvláštní atmosféru. Jakmile se zavřou brány a turisté odejdou, ticho přeruší jen vítr od Vltavy. A právě tehdy prý přichází on, bezhlavý templář. Postava, která neděsí křikem, a
Perla Dunaje – Maďarsko
nejsemsama.cz
Perla Dunaje – Maďarsko
Nepřeberné množství vyhlídek na zářící město, které přímo vybízí k zachycení fotoaparátem, ale i lahodné speciality a možnost lázeňského relaxu. Budapešť zaútočí na všechny vaše smysly. Skvělý tip na prodloužený víkend. Co takhle vyjet naproti prosluněnému počasí na jih, třeba do Budapešti? Města guláše, čardáše a lázní. V téhle perle Dunaje najdete to nejlepší z Maďarska. Největší chloubou jsou zde bezpochyby výjimečné památky, které budete procházet
Postavila Ferdinandu Stoličkovi pomník indická vláda?
historyplus.cz
Postavila Ferdinandu Stoličkovi pomník indická vláda?
Zpátky do Indie se měli vracet přes Afghánistán. Jenže vytipovaná cesta je neprůchodná, a tak členové britské mise musejí opět zdolat pohoří Karákóram. Stolička z toho velkou radost nemá. Vysoké nadmořské výšky mu nedělají dobře. Má strach, že ho zase budou trápit silné bolesti hlavy… Práce nadlesního má v jejich rodině dlouhou tradici. Ferdinand Stolička
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
Obyčejný zip: Vynález, kterému lidé nedůvěřovali
epochaplus.cz
Obyčejný zip: Vynález, kterému lidé nedůvěřovali
Zapínáte bundu jedním rychlým pohybem a ani nepřemýšlíte, že tenhle jednoduchý pohyb vzniká z desítek let pokusů, omylů. Na začátku 20. století působí jako podezřelý technický výstřelek, kterému lidé nevěří. A přitom právě tenhle „obyčejný“ vynález změní způsob oblékání. Na úplném začátku stojí myšlenka ušetřit čas. Už v roce 1851 přichází Američan Elias Howe (1819-1867)
Čočková polévka s octem a olejem
tisicereceptu.cz
Čočková polévka s octem a olejem
Čočkovka vyšší úrovně! Zkuste ji a okusíte novou chuť. Suroviny na 6 porcí 450 g čočky 4 snítky tymiánu 1 palice česneku 1 bob. list sůl pepř 1 l zel. či drůbežího vývaru 1 malý svazek hl
Frederique Constant Worldtimer: hodinky pro lidi, kteří neznají slovo „dost“
iluxus.cz
Frederique Constant Worldtimer: hodinky pro lidi, kteří neznají slovo „dost“
Podívejme se na to bez zbytečných kudrlinek. Většina značek vám dnes prodá „luxus“. Lesklý ciferník, pár komplikací, pěkný příběh. A pak přijde Frederique Constant a řekne: víte co? Uděláme světový ča
Utajila Cher, že už se vdala za svého zajíčka?
nasehvezdy.cz
Utajila Cher, že už se vdala za svého zajíčka?
Nejprve své fanoušky zpěvačka Cher (79) nažhavila zprávou, že letos na jaře do toho chce se svým o 40 let mladším přítelem, rapperem Alexanderem Edwardsem (40), praštit. Najednou je ale vše plné tajn
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