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
Spánek není vypínač. Během noci se v našem těle odehrává složitá směs oprav, ukládání vzpomínek a regulace energie. Přesto s ním někdy zacházíme jako s něčím, co lze prostě „dohnat“ o víkendu. Jenže organismus podobné účetnictví příliš neuznává. Člověk může strávit v posteli osm hodin a ráno se cítit, jako by celou noc stěhoval nábytek. […]
Včera jsme si připomněli Mezinárodní den ochrany ozónové vrstvy. Před 39 lety se státy světa dokázaly shodnout na něčem, co mělo skutečný dopad: Montrealský protokol pomohl zastavit používání látek, které ozónovou vrstvu ničily. Je to dobrá připomínka, že udržitelnost nemusí znamenat návrat do jeskyně. Někdy stačí jednoduše méně plýtvat. Třeba i energií. A přesně na […]
Co rozhoduje o tom, kdy strom skutečně roste? A liší se růst mladých stromků v podrostu od dospělých jedinců, jejichž koruny tvoří nejvyšší patro lesa? Právě na tyto otázky se zaměřil tým vedený Jakubem Kašparem z odboru ekologie lesa VÚK.   Mladé stromy rostoucí pod korunami jejich větších souputníků mají kratší růstovou sezonu a méně […]
Pro každou čerstvě vylíhnutou mořskou želvu začíná životní cesta zpravidla za tmy. Dospělá samice opouští oceán, pomalu se přesouvá po pláži, vyhledá vhodné místo nad hranicí přílivu, vyhloubí hnízdo a naklade vejce. Na floridském pobřeží Space Coast se tento miliony let starý přírodní cyklus každoročně opakuje v mimořádném měřítku. Jen v oblasti Archie Carr National Wildlife […]
reklama
Historie
Clípnému Frantšikovi I. se pomstil zhrzený právník
Francouzského krále Františka I. už roky trápí záhadná nemoc. Tělo má poseté boláky a den ode dne slábne. „Je to trest! Za jeho prostopášný život,“ šuškají si dvořané o záletném panovníkovi. Léčba rtutí navíc ani trochu nepomáhá. Spíš naopak.   „Kdyby každá noc byla tak sladká jako tahle,“ usměje se francouzský král František I. (1494–1547) […]
Čím dráždil kancléř Jenštejn českého krále?
Bologna, Padova, Montpellier, Paříž. Na všech těchto ve středověku proslulých univerzitách studuje Jan z Jenštejna, synek z bohaté pražské měšťanské rodiny, která se díky nákupu pozemků vyšvihla mezi šlechtu.   Když se v roce 1373 Jan z Jenštejna (†1400) vrací domů, těší se už pověsti odborníka na kanonické právo a velkého vzdělance. O tři roky později […]
3 historické tunely: Kde vlaky nahradily brambory?
Obyvatelé Litoměřic si prý stěžují, že jim chystaná železnice do Děčína znemožní přístup k Labi. Ražení tunelů na trati z Plzně do Železné Rudy je zase tak nebezpečné, že si práce vyžádají na 50 mrtvých. I tak se rodí jedny z nejstarších tunelů v Česku.   „Tak ať jezdí pod zemí!“ mají jasno občané Litoměřic. […]
Rozhodla střet smrt samotného krále?
Odrazil invazi norských Vikingů. Koncem září 1066 je král Harold II. Godwinson porazil v bitvě u Stamford Bridge a uhájil tak pro sebe anglický trůn. Na odpočinek a oslavy však není čas. Na jihu Anglie, stovky kilometrů daleko, se totiž vylodil normandský vévoda Vilém, který si také dělá zálusk na jeho korunu!   Za přetahovanou […]
Zajímavosti
Polycefalie: Opravdu víc hlav víc ví?
Dne 13. února 2009 se v texaském Frankstonu narodí dvouhlavé tele. Přežije jen pár dní. I když vzbudí pozdvižení, nejde o tak velkou vzácnost, jak by se mohlo zdát.   Dvouhlavá telata se rodí po celém světě, i když většinou mrtvá. Pokud přežijí, málokdy to zvládnou víc než pár hodin. Rekordmanem je dvouhlavé tele narozené na […]
Car-bomba: Největší jaderný výbuch v dějinách lidstva
Mraky zprůhlední oslňujícím zábleskem. Jako východ neznámého slunce se začíná zářit gigantická oranžová koule. Roste dál a výš, jakoby chtěla rozervat oblohu vedví. Chybět nebude ani nevídaná tlaková vlna, která zničí okna i v sousedních státech…   Píše se rok 1923 a v Sarovském klášteře je všechno naruby. Jedno z nejdůležitějších míst ruské pravoslavné církve kam […]
Samet: Milují ho vládci, čalouníci i módní návrháři
První zmínky o výrobě sametu pocházejí z Číny. Zpočátku se vyrábí z hedvábí, což z něj dělá extrémně drahý materiál, dostupný jen šlechtě a panovníkům. Znalosti se rozšíří do Evropy, v Itálii vzniká cech tkalců sametu už ve 13. století. A dnes? Stále si zachovává punc luxusu, elegance a sofistikovanosti.   Hebký na dotek, lesklý […]
Postrach jménem Eiger: Nejděsivější hora Evropy
Strmý kolos s názvem Eiger propichuje oblohu v nadmořské výšce 3 967 metrů a najdeme ho ve švýcarských Alpách. Není to sice nejvyšší hora Evropy, ale za to si drží punc té nejnebezpečnější a dodnes mezi horolezci budí respekt.   Může za to Nordwand alias severní stěna. Tu kvůli více než 60 zmařeným životům překřtí na […]
Záhady a napětí
Templářské tajemství na Veveří: Poklad dvanácti apoštolů
Dvanáct stříbrných soch apoštolů v životní velikosti a snad i svatý grál – to vše podle legendy leží pod hradem Veveří. Templáři zde prý po svém pádu ukryli kořist lstí odebranou moravskému knížeti. Ačkoli historici většinou krčí rameny, do podzemí se stále vydávají hledači pokladů s nadějí, že to budou právě oni, kdo učiní objev století.   […]
Legendní režisér Steven Spielberg šokuje: Věří v existenci mimozemšťanů! Má přístup k tajným materiálům?
Uznávaný režisér Steven Spielberg svým novým filmem Den odhalení, který měl nedávno premiéru i v českých kinech, vyvolal poprask. Jeho téma totiž údajně není až tak moc sci-fi, jak si mnozí myslí. Samotný režisér v existenci mimozemšťanů věří a říká, že tu možná byli vždycky!   Každý nový film legendárního režiséra Stevena Spielberga (*1946) poutá […]
Winchester Mystery House: Stavěla slavná dědička past na duchy?
Dveře se otevřou a za nimi není pokoj, ale prázdný prostor. Schodiště stoupá ke stropu a chodba se bez varování zlomí jiným směrem. V kalifornském San José stojí sídlo, které působí, jako by ho někdo stavěl podle plánů, jimž měl rozumět spíš mrtvý než živý. Byl Winchester Mystery House jen výstředním domem bohaté vdovy, nebo […]
Záhadná smrt ruského turisty: Chtěl ho zabít duch?
V květnu 2025 po pádu z devátého patra bytového domu v Thajsku umírá ruský turista. Těsně před smrtí muž prohlašuje, že ho pronásleduje „vražedný duch s vypoulenýma očima“. S tímto tvrzením se dokonce obrátí i na hlídače v budově, nikdo mu ale nedokáže pomoci. Stojí za jeho smrtí skutečně vražedný duch, nebo spíš drogy či […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Žádost o rozvod se Slováčkem teď už doopravdy?
nasehvezdy.cz
Žádost o rozvod se Slováčkem teď už doopravdy?
Manželství herečky Dagmar Patrasové (70) a hudebníka Felixe Slováčka (83) se opět otřásá v základech! Tentokrát to ale nebude jen její strašení rozvodem do větru Naštvala se a prý to myslí vážně.
Největší vánoční příběhy na zámku Loučeň
epochanacestach.cz
Největší vánoční příběhy na zámku Loučeň
Vánoce jsou nerozlučně spojené se světlem, a to ať už jde o hvězdu svítící nad Betlémem nebo o jiskřičky radosti v očích dětí. Ve znamení světla se ponesou i vánoční prohlídky na zámku Loučeň. A to nejen v zámku. Od 17. listopadu do 17. ledna se na středočeském zámku Loučeň poblíž Nymburka denně koná oblíbená
Studená polévka gazpacho
tisicereceptu.cz
Studená polévka gazpacho
Tradiční studená polévka gazpacho (čtěte gazpačo) je oblíbená po celém světě. V zimě vám tato pochoutka pocházející z Andalusie dodá energii, v létě zase příjemně osvěží. Ingredience 3 stroužky
Kariérista Alexej Čepička: Čím ministr naštval Chruščova?
historyplus.cz
Kariérista Alexej Čepička: Čím ministr naštval Chruščova?
I když se nakonec nestal premiérem ani prezidentem, udělal vskutku závratnou kariéru. Ve svých rukou držel obrovskou moc a jeho nepřátelé z něj měli obrovský strach. Na vrchol se dostal nejen díky tomu, že uzavřel výhodný sňatek, ale také díky své mimořádné inteligenci a neúnavné píli… Po absolvování gymnázia v Kroměříži je Alexej Čepička (1910–1990)
Brusinkový crumble
nejsemsama.cz
Brusinkový crumble
Suroviny: 400 g brusinek 2 jablka 3 lžíce třtinového cukru 1 lžička skořice 1 lžíce citronové šťávy 100 g ovesných vloček 80 g hladké mouky 80 g másla špetka soli 60 g třtinového cukru Postup: Oloupaná jablka zbavená jádřinců nakrájejte na menší kousky. V míse je smíchejte s brusinkami, cukrem, skořicí a citronovou šťávou. Směs
Ježurovití versus vombati: Kdo je podivnější?
21stoleti.cz
Ježurovití versus vombati: Kdo je podivnější?
Mnoho zvířat v Oceánii se řadí k těm vůbec nejzvláštnějším na světě. Prim mezi nimi hraje bezesporu ptakopysk podivný. Ovšem i ježurovití či vombati patří mezi velmi neobvyklé živočichy. [caption i
Když se ledvinové kameny vracejí
panidomu.cz
Když se ledvinové kameny vracejí
Bohužel se to může stát každému, kdo už někdy ledvinový kámen měl. A tak je na místě položit si otázku, co dělat, aby se to nestalo. Důležité je vědět, jaké mají vaše ledvinové kameny chemické složení. Nejčastěji je ledvinový kámen tvořen šťavelanem vápenatým. Druhými nejčastějšími jsou kameny, které se tvoří z kyseliny močové. Ty mívají
Ďáblovo město: Jsou místní špičaté věže zakletí svatebčané?
enigmaplus.cz
Ďáblovo město: Jsou místní špičaté věže zakletí svatebčané?
Nedaleko srbské obce Kuršumlija v pohoří Radan můžete narazit na zvláštní útvary, které nenajdete nikde jinde na světě. Stojí zde 202 tzv. zemních špičatých věží, připomínajících strnulé postavy. Ty p
Byla jsem přítěží maminky?
skutecnepribehy.cz
Byla jsem přítěží maminky?
Nikdy nezapomenu na větu, kterou mi maminka vmetla v zápalu jedné z hádek. „Neměla ses narodit!“ Jak to myslela? Neměla mě snad ráda? Dlouho jsem si myslela, že mě maminka nemá ráda. Dívala jsem se na ostatní děti, jak se s nimi rodiče smějí, objímají je a chlubí se jimi. Já doma nic takového neznala. Když jsem
H. Moser & Cie. a Saquon Barkley: Tourbillon pod hvězdnou oblohou
iluxus.cz
H. Moser & Cie. a Saquon Barkley: Tourbillon pod hvězdnou oblohou
Švýcarská privátní manufaktura H. Moser & Cie., jejíž hodinky u nás nabízí hodinářství Koscom, spojila síly s hvězdou amerického fotbalu Saquonem Barkleym a představila Pioneer Cylindrical Tourbil
Soulad podle harmonie zlatého řezu
rezidenceonline.cz
Soulad podle harmonie zlatého řezu
Vznosné křivky rezidence Habitação Áurea v regionu Amarante na severu Pyrenejského poloostrova vytvořily díky dané koncepci prostor s přirozenou rovnováhou, otevřený krajině, světlu i modernímu rodinnému životu. Neutrální barevná paleta a přírodní textury, jež byly použity v dokonalém souladu, přispívají ke klidné a sofistikované atmosféře, zatímco architektonické prvky, jako je prosklená terasa a stropy v
Proč nás uklidňuje zvuk deště, praskajícího ohně nebo šumění moře? Mozek to miluje
epochaplus.cz
Proč nás uklidňuje zvuk deště, praskajícího ohně nebo šumění moře? Mozek to miluje
Kapky bubnují na parapet, v krbu tiše praská dřevo a mořské vlny se pravidelně přelévají přes pláž. Najednou jako by se zpomalil svět. Myšlenky ztrácejí naléhavost a napětí pomalu povoluje. Proč právě tyto zvuky působí na tolik lidí jako přírodní uklidňující prostředek? Odpověď hledá neurověda v tom, jak mozek vyhodnocuje zvuk, předvídá nebezpečí a reaguje
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