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
Rakovina plic představuje dlouhodobě jedno z nejobávanějších a nejzákeřnějších onkologických onemocnění. V počátečních stádiích se totiž většinou nijak neprojevuje příznaky, pacienti tak často přicházejí k lékaři až s pokročilým onemocněním.   Zatímco hlavním a nezpochybnitelným rizikovým faktorem zůstává kouření tabáku, nejnovější vědecké poznatky ukazují, že naše plíce mohou ohrozit i prodělané těžké virové infekce. Podle […]
Rok 2025 se zapsal do historie evropské energetiky jako přelomový pro oblast akumulace energie. Podle nejnovější zprávy bylo v Evropské unii během jediného roku instalováno celkem 27,1 GWh nových bateriových úložišť. Pro srovnání: Loni Temelín vyrobil více než 600krát víc, celkem 17,38 tisíc GWh!   Jde o nejvyšší roční přírůstek, jaký byl na evropském trhu […]
Hudba není jenom zvuk. Je to puls, rytmus a harmonie, které proudí naším mozkem doslova jako životodárný gejzír. Už dávno víme, že mozek při poslechu nebo hraní hudby nepracuje pasivně, ale aktivuje rozsáhlé sítě nervových spojů spojených s pamětí, emocemi, pozorností a učením.   Moderní věda potvrzuje, že hudba stimuluje plasticitu mozku, zvyšuje jeho odolnost […]
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 […]
reklama
Historie
Zaskočila první doktorka kardinála?
Katedrála v italské Padově je narvaná k prasknutí. Kromě pedagogů a studentů zdejší univerzity se tu tísní učenci z dalších významných institucí na Apeninském poloostrově. Všichni napjatě poslouchají zhruba hodinový projev drobné ženy, která v latině řeční na téma Aristotelova díla.   Narodila se do bohaté a urozené benátské rodiny, jejíž příslušníci již po léta […]
Soluňská rotunda byla antickým chrámem, kostelem i mešitou
Je asi nejcennější a nejkrásnější římskou památkou ve městě. Současně patří k nejstarším křesťanským kostelům, které se v řecké Soluni dochovaly, a k unikátnosti Galeriovy rotundy přispívá také fakt, že nějakou dobu sloužila jako mešita.   Byla vybudována v Soluni na počátku 4. století. Neobvyklou stavbu na kruhovém půdorysu si objednal římský císař Galerius Valerius […]
Poslední velká bitva v Británii se strhla na vřesovišti
Pravému křídlu Karlovy armády se podařilo narušit britské linie. Vzbouřenci toho ale nedokážou využít, jejich levé křídlo kvůli bažinatému terénu postupuje jen velmi pomalu. Britové přisunou na ohrožený úsek bojiště posily a vrhnou se do rozhodujícího protiútoku…   Vrátit Stuartovce na britský trůn chtěli už v roce 1715, jejich povstání ale skončilo neúspěchem. Znovu to […]
Zachránil lékař bez diplomu tisíce dětí?
Od roku 1903 hostí newyorský Coney Island lunapark, který však spíš než klasický zábavní park připomíná přehlídku zázraků. K vidění je tu celá řada kuriozit – obřím modelem Vernovy ponorky počínaje a vesničkou plnou „pravých“ živoucích trpaslíků konče. Dokonce jsou tu i první inkubátory. I s předčasně narozenými dětmi!   Novorozenci, umístění ve zdejším zařízení, jsou tak […]
Zajímavosti
Cukr: Zdroj energie, nebo zrádný jed?
Chuť na něco „dobrého“ občas pocítí téměř každý. Naše buňky jsou totiž závislé na energii z cukru, takže vrozená slabost pro sladké má své biologické opodstatnění. Běžný cukr – sacharóza – je však dnes často démonizován jako „bílý jed“. Ale zaslouží si tuto nálepku?   Před tisíci lety lidé získávají cukry hlavně z ovoce, medu […]
Podivuhodné dějiny prodejních automatů: Od svěcené vody po koťátka
Stojí na každém rohu, takže je bereme jako samozřejmost. Jsou pohodlné, jednoduché a navíc tak nějak podvědomě naplňují naši touhu po odměně. Víte ale, že prodejní automaty tu byly dřív, než lidstvo stisklo tlačítko a z časomatu vypadlo 20. století?   První prodejní automat se objeví už v 1. století, kdy ho uvede do provozu […]
Jak se žilo v benátských blázincích?
Na italském ostrůvku San Servolo už od 8. století sídlí benediktýnští mniši. Později zde najdou útočiště i jeptišky. Roku 1716 už v klášteře zůstává jen hrstka řeholníků, a tak městská rada rozhodne, že prostor bude lepší využít jako vojenskou nemocnici.   Až války utichnou, začnou sem s rokem 1725 přesunovat duševně nemocné. Zpočátku jde jen o […]
Oblíbené tapas: Může za ně otravný hmyz?
Charakteristikou pochutinou španělské kuchyně jsou tapas. Jejich kouzlem není jen fakt, že jde o malé kousky jídla, ale i celý způsob stravování, ke kterému se váže řada zvyklostí. Kdo vyrazí odpočinout si na teplý jih, a chce si kromě sluníčka užít i kulinářský zážitek, nesmí tapas vynechat.   Někdy jde o malé chlebíčky, jindy o […]
Záhady a napětí
vý poklad amerického mafiána: Je dodnes ukryt někde v horách?
V amerických horách Catskill se podle legendy skrývá jeden z největších pokladů z dob mafie. Zločinec Dutch Schultz měl před svou smrtí ukrýt miliony dolarů v hotovosti a dluhopisech do speciálního trezoru. Přestože se po něm pátrá už téměř sto let, nikdo ho zatím nenašel. Je skutečný, nebo jde jen o příběh z temného světa […]
Křikloun z amerického White Bluff: Prastarý netvor z hlubin lesa?
V hlubokých lesích amerického Tennessee údajně občas po setmění zazní zvuk, z nějž tuhne krev v žilách. Nejde o vytí vlka ani o křik ptáka, ale o cosi, co prý připomíná pronikavý ženský nářek. Podle více než sto let staré legendy jej vydává bytost přezdívaná Křikloun. Co má být zač a kde se v lese vzala? Zjistěte to společně […]
Ukrývá se pod klášterem v Plasích poklad z dávných časů?
Když císař Josef II. rozhodl o zrušení plaského kláštera, měl poslední opat Celestin Werner údajně schovat klášterní poklad do podzemí. Devět sudů naplněných zlatem a stříbrem čeká prý dodnes na svého nálezce. Pokud je pravda, že se tam skutečně něco skrývá, proč nikdo za více než dvě stě let poklad nenašel?   Klášter Plasy patřil […]
Světelné koule u města Marfa: Stále nemají jasné vysvětlení!
Je to optický jev, které nedává spát badatelům z celého světa. Řeč je o záhadných světlech v blízkosti města Marfa v americkém státě Texas. Údajně mohou být žlutooranžová, zaznamenat prý ale lze i jiné odstíny.  Co jsou zač?   Děje se nám to přímo před očima, ale nikdo neví proč. Záhadami opředená světla u města Marfa jsou nejčastěji […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Kocourek radostně vítal svého páníčka
skutecnepribehy.cz
Kocourek radostně vítal svého páníčka
Manžel ležel v kómatu v nemocnici, jeho věrný kocour se ale dál choval, jako by byl pán doma. Znal dokonce den, kdy se páníček vrátí. Byl to blesk z čistého nebe. Ve tři ráno můj manžel náhle zkolaboval a rovnou upadl do kómatu. Všichni jsme si připadali jako v děsivém snu. Záchranka ho s hlasitým houkáním vezla do nemocnice a my si
Jak lidé přežívali bez lednice: Před objevením elektřiny bojovali s časem
epochaplus.cz
Jak lidé přežívali bez lednice: Před objevením elektřiny bojovali s časem
Máslo se zkazí během několika hodin, maso začne zapáchat a mléko zkysne ještě před večerem. Dnes stačí otevřít lednici a problém mizí. Po většinu lidských dějin ale elektřina neexistuje a lidé musí bojovat s časem, horkem i bakteriemi jinak. Uchovávání potravin rozhoduje o přežití rodin, armád i celých měst. Přichází sklepy, ledové jámy i obrovské
Vyzval mě k tanci a rozzářil mi život
nejsemsama.cz
Vyzval mě k tanci a rozzářil mi život
Bývalý manžel mi utekl s mladší ženou, což mělo na mé sebevědomí zdrcující vliv. A pak se najednou objevil kdosi, kdo o mě měl zájem. Na synovu svatbu bych se bývala nesmírně těšila, protože jsem si ji velice přála. Jenže znáte chlapy, odkládal ji a odkládal, až jsem se děsila, že to jeho děvče ztratí trpělivost a pošle ho k vodě.
Nové Dokumentační centrum v Norimberku otevře začátkem léta
epochanacestach.cz
Nové Dokumentační centrum v Norimberku otevře začátkem léta
Německo upevňuje svou pozici jedné z nejvyhledávanějších evropských turistických destinací. Nejnovější kulturní projekty, otevření inovativních muzeí a velkolepé rekonstrukce historických památek přitahují návštěvníky z celého světa. V nadcházejících měsících se zde propojí kultura, historie i moderní zážitky do jedinečné nabídky turistických míst – přinášíme jejich výběr. Po přibližně pětileté přestavbě se koncem května nebo začátkem
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
Champagne jako životní styl: v Praze vzniklo místo, které mění pohled na bublinky
iluxus.cz
Champagne jako životní styl: v Praze vzniklo místo, které mění pohled na bublinky
Praha získala podnik, který na domácí gastronomické scéně dosud chyběl. V samém srdci metropole vznikl první Champagne bar v České republice – prostor zasvěcený výhradně vínům z oblasti Champagne. Bez
Zachránil lékař bez diplomu tisíce dětí?
historyplus.cz
Zachránil lékař bez diplomu tisíce dětí?
Od roku 1903 hostí newyorský Coney Island lunapark, který však spíš než klasický zábavní park připomíná přehlídku zázraků. K vidění je tu celá řada kuriozit – obřím modelem Vernovy ponorky počínaje a vesničkou plnou „pravých“ živoucích trpaslíků konče. Dokonce jsou tu i první inkubátory. I s předčasně narozenými dětmi! Novorozenci, umístění ve zdejším zařízení, jsou
Co má Kostková se zahradním architektem?
nasehvezdy.cz
Co má Kostková se zahradním architektem?
Odhalení pořádného skandálu na spadnutí? Už delší dobu se šíří zvěsti, že manželství Terezy Kostkové (49) a režiséra Jakuba Nvoty (49) má k ideálu daleko. Herečka působila, jako by strádala osaměním
Trhanec jako pro císaře
tisicereceptu.cz
Trhanec jako pro císaře
Roztrhaná palačinka podávaná s ovocným rozvarem nebo rozinkami. Suroviny na 4 porce 6 vajec 370 ml mléka 200 g hladké mouky 3 lžíce cukru krystal 1vanilkový cukr 2 lžíce rozinek namočených
Brána do pekla. Nejstrašidelnější hrad přináší mrazivé pocity
enigmaplus.cz
Brána do pekla. Nejstrašidelnější hrad přináší mrazivé pocity
Na první pohled vypadá jako obyčejná středověká stavba ztracená v lesích severně od Prahy v Libereckém kraji. Jenže jakmile se přiblížíte, atmosféra houstne. Ticho je podivně těžké, ptáci téměř nezpív
První velké vymírání: Apokalypsa s drtivým dopadem
21stoleti.cz
První velké vymírání: Apokalypsa s drtivým dopadem
Když se řekne hromadné vymírání, většina lidí si vzpomene na nebohé dinosaury, kteří se zoufalým výrazem sledují asteroid mířící k Zemi. Ale dějiny naší planety znají i horší katastrofy. Už dávno před
Ragdoll vás okouzlí
panidomu.cz
Ragdoll vás okouzlí
Pokud se poohlížíte po kočičce, ale chtěli byste takovou, která by měla také trochu psí povahu, tak ragdollka, jak jí lidé říkají, je ta správná volba. Ne nadarmo se jí říká také kočkopes.   Má krásné modré oči, které vás hned uhranou, a jemný kožíšek. A je opravdu hodně veliká. To je asi první dojem.
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