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
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 […]
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). […]
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
Ďáblova kazatelna, místo, kde prý mluvil sám pekelník
enigmaplus.cz
Ďáblova kazatelna, místo, kde prý mluvil sám pekelník
Jsou místa, kde je ticho uklidňující. A pak jsou místa, kde je ticho… podezřelé. Ďáblova kazatelna patří přesně do té druhé kategorie. Stačí pár kroků mezi skalami a člověk má pocit, že sem nepatří, j
Už jsem jiný člověk
skutecnepribehy.cz
Už jsem jiný člověk
Dlouhou dobu jsem se vyhýbala pohledu do zrcadla. Měla jsem strach z toho, co bych v něm mohla spatřit. Proč k té proměně došlo? Po léčbě rakoviny jsem samu sebe sotva poznávala. Je to už pět let, co mi lékaři oznámili diagnózu: rakovinu prsu. Do té doby mi život konečně připadal klidný. Měla jsem práci, kolem sebe blízké
Klasické krkonošské kyselo
tisicereceptu.cz
Klasické krkonošské kyselo
Na jeho přípravu je třeba myslet kvůli chlebovému kvásku dva dny předem. Ingredience Chlebový kvásek 250 g celozrnné pšeničné nebo žitné mouky 250 ml teplé vody 1,2 litru vody 50 g sušený
Vydejte se na řepík
panidomu.cz
Vydejte se na řepík
A možná pak nebudete potřebovat lékaře. Tedy alespoň ne tak často. Má totiž spoustu blahodárných účinků. Něco naznačují i lidové názvy jako třeba bič boží, bylina královská, jaterní bylina, útrobník, vrkočky panny Marie. Ceněnou bylinkou byl už ve starověku. Kde ho najdete? Roste na sušších slunných místech, na lukách a mezích, uvidíte ho i na
Krvavé boje šimpanzů: Tlupa se rozdělila a ze spojenců se stali nepřátelé
21stoleti.cz
Krvavé boje šimpanzů: Tlupa se rozdělila a ze spojenců se stali nepřátelé
Že mezi sebou tlupy šimpanzů učenlivých svádí drsné teritoriální boje, je věc vcelku známá. Podnikají nájezdy, při kterých se neštítí své rivaly zabíjet. Ovšem i v rámci jedné skupiny může dojít k vyh
Ropuchy: Zlatoočky se špatnou pověstí
epochaplus.cz
Ropuchy: Zlatoočky se špatnou pověstí
Jen málokterý živočich byl tak vytrvale spojován s čarodějnictvím jako ropucha. V Evropě raného novověku byla ropucha obecná (Bufo bufo) považována za doslova esenci temných sil. Bradavičnatý vzhled, noční aktivita i obranné toxiny. To všechno naše předky děsilo. Co všechno lidé v minulosti s ropuchami spojovali? V současné době je ideální čas zahlédnout ropuchu i mimo noční dobu. Jen
Německý purista Sinn opět vsadil na černou
iluxus.cz
Německý purista Sinn opět vsadil na černou
Takticky vyhlížející Sinn 936 S, které vzniknou v edici pouhých 100 kusů, působí na první pohled jako čistý, technický instrument, ale jakmile se podíváte blíž, zjistíte, že každé jeho řešení má jedin
Lehčí, svěžejší a zdravá: Přírodní očista prospěje tělu i duši
nejsemsama.cz
Lehčí, svěžejší a zdravá: Přírodní očista prospěje tělu i duši
Tělo si občas říká o malý servis, nic dramatického, jen jemné doladění. A když mu ho dopřejete, odvděčí se vám lepší vitalitou i zářivou pletí. Očista organismu se doporučuje zejména alergikům, ženám, které chtějí otěhotnět, lidem s nadváhou, ale i těm, kteří chtějí znovu získat fyzické i duševní síly. Nevíte, jak na ni? Poradíme vám. Pomůže černý bez
Vyřizuje si s DiCapriem účty naštvaná přítelkyně?
nasehvezdy.cz
Vyřizuje si s DiCapriem účty naštvaná přítelkyně?
Kdo tomu má rozumět? Leonardo DiCaprio (50) konečně vyvedl svoji přítelkyni, modelku Vittorii Ceretti (26). Po skoro třech letech vztahu ji herec vzal na společenskou akci místo své maminky. Možná si
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
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.
Slavníkovci doplatili na ctnostného biskupa
historyplus.cz
Slavníkovci doplatili na ctnostného biskupa
Zástup mužů, žen i dětí se ubírá ke kostelíku na hradišti Libice. Od násilné smrti knížete Václava právě uplynulo 60 let, chtějí uctít jeho památku. Netuší, že je již brzy čeká podobný osud jako přemyslovského světce a mučedníka… Rodu Slavníkovců se ve 2. polovině 10. století daří. Ovládá většinu území dnešních východních a severovýchodních Čech,
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