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.

reklama
Související články
Akutní i chronické leukemie patří mezi nádorová onemocnění krve a krvetvorby, pro která v současnosti neexistuje screeningový program zachycující nemoc v široké populaci. Na leukemii však může poukázat běžné vyšetření krevního obrazu – ať již v rámci pravidelných preventivních kontrol u praktického lékaře, nebo v případě příznaků. Důležitým předpokladem je, aby pacient určité symptomy rozpoznal […]
Země se rozechvěje. Ne z otřesů, ale z bilionů drobných nožek, které si prorazí cestu na povrch. Po sedmnácti letech ticha se do východní části Spojených států vrátí jedna z největších generací periodických cikád – Brood XIV. Tento přírodní fenomén přinese nezapomenutelný orchestr života, který nadchne vědce, fotografy i milovníky přírody.   Cikády Brood XIV […]
Každý den každý z nás vdechuje kyslík, který z velké části pochází z moří a oceánů. Ano, hlavním producentem tohoto plynu není deštný prales, ale drobné mikroskopické řasy a fytoplankton. A ten je teď v extrémním nebezpečí…    Nová vědecká studie přichází s alarmujícím zjištěním: mikroplasty narušují schopnost těchto organismů fotosyntetizovat, což může mít dalekosáhlé […]
Když v 19. století v pouštích středního Egypta objevili archeologové ruiny El-Amarny, nejprve se domnívali, že jde o obyčejné město. Postupem času ale jejich údiv rostl. Na starých nápisech se objevoval název města Achetaton a jméno faraona, který odtud vládl a které do té doby nikdo neznal…   To jméno bylo Achnaton (?–asi 1336 př. n. l.) […]
reklama
reklama
Historie
Mohou být krásné i veřejné záchodky?
Skotský ostrov Bute v zálivu Firth of Clyde se může pochlubit mnoha pamětihodnostmi v čele se slavným novogotickým palácem Mount Stuart a rozvalinami středověkého hradu. Největší atrakcí jsou zde ale nejzachovalejší veřejné záchodky z viktoriánské doby v přístavu Rothesay.   Stavba veřejných toalet v Rothesay vyšla v roce 1899 na 530 liber, což by s ohledem na inflaci v přepočtu […]
Cvrnkalo se do důlku už ve starověkém Egyptě?
Kuličky patří k oblíbené zábavě po celém světě. Jsou známé nejen z Egypta, ale také z aztéckých nalezišť a vyskytují se v pohřebištích původních obyvatel Severní Ameriky   Již na začátku 20. století archeologové v lokalitě u pákistánského Mohendžodara nalezli kamenné kuličky z doby kolem roku 2500 př. n. l. O kuličkách píše i básník Publius Ovidius Naso (43 př. n. […]
Jak vládla královna Hollywoodu?
Její nevinný výraz a plachý pohled ji skvěle pasují do rolí mladičkých dívenek. Mary Pickfordová v nich poblázní doslova celý svět.   Je jí sedm let, a už je polovičním sirotkem. Aby matka měla na obživu pro sebe a své tři děti, bere na byt nájemníky. Jeden z nich je divadelní manažer, který shání herce […]
Bitva u Fontenoy: Musel vévoda sníst své boty?
„Buď dojdu do Paříže, nebo sním své boty!“ prohlásí sebevědomě mladičký vévoda z Cumberlandu. Věří, že porazit Francouze nebude tak těžké. Pravda, armáda Ludvíka XV. čelí na frontě v Rakouském Nizozemí velké spojenecké přesile. V jejím čele však stojí skutečný mistr svého řemesla.   V Evropě se roku 1744 opět rozhořely války o rakouské dědictví. […]
Zajímavosti
Klaun očkatý: Nejlepší kamarád mořské sasanky umí měnit pohlaví!
Málokterý živočich se natolik zapíše do lidských hlav jako právě oranžová ryba. Děti i dospělí ho znají především skrze animované dobrodružství o Nemovi. Podle jména to jsou sice šprýmaři, moc legrace ale s nimi není.   Klauna očkatého dorůstajícího až 11 centimetrů jako první přesně popíše francouzský vědec Georges Cuvier (1769–1832). Nemůže z ní spustit oči, a […]
Pouštní draci: Kamenné monumenty plné otazníků
Téměř 100 let si archeologové lámou hlavu nad pouštními draky, aby se nakonec ukázalo, že i když nemají zuby ani drápy, jsou smrtící hrozbou, která pravěkým lidem pomohla vyhubit celé zvířecí druhy.   Když ve 20. letech 20. století přelétají piloti britské RAF nad arabskými pouštěmi, spatří obří kamenné stavby. Některé jsou dlouhé sotva 100 […]
Delikvent a ochrnutý aristokrat: Setkání jim změní život!
Jeden řídí prosperující firmu, má rodinu, druhý žije z podpory a potlouká se životem bez cíle. Jeden sedí v invalidním vozíku, protože je ochrnutý, druhý seděl v base, protože krade jako straka. Nečekané setkání jim oběma změní život.   Philippe Pozzo di Borgo (1951–2023) pochází z francouzské aristokratické rodiny, řídí vinařský dům Champagne Pommery a […]
Vřes: Okrasa, ze které se vaří pivo
Nenápadná, ale houževnatá rostlina je zajímavá z mnoha různých důvodů. Své by vám o tom řekli hlavně ve Skotsku, kde je odnepaměti ikonickou rostlinou.   Tento nízko rostoucí trvalý keř se přirozeně vyskytuje v Asii, Severní Americe, v Grónsku a také v Evropě. Zde je dominantní rostlinou na mnoha planinách severu a západu kontinentu, které […]
Záhady a napětí
Nejtajemnější pohřebiště v Anglii: Kdo na něm skutečně odpočívá?
Sutton Hoo. Pod tímto zvláštním názvem se ukrývá tajuplné pohřebiště nacházející se nedaleko Woodbridge v anglickém hrabství Suffolk. Ačkoliv se na tomto místě našlo spoustu anglosaských artefaktů, stále není jasné, kdo je zde pohřbený. Jde snad o hrob anglosaského krále Rædwalda, který vládl ve východní Anglii a zemřel někdy kolem roku 627?   V roce […]
Indické město Ellora: Vzniklo s pomocí neznámé technologie?
V Indii leží kamenný zázrak, jeden z největších a nejzáhadnějších chrámových komplexů světa, jehož vznik je dodnes zahalen tajemstvím. Máme před sebou důkaz neobyčejné technologie, nebo jen mistrovskou ukázku lidské dovednosti? Jak staré jsou chrámy v Elloře – a kdo je vlastně vytvořil?   Představte si, že stojíte před horou, ve které vznikl precizně vyhloubený […]
Neznámé záhady Stonehenge: Jak je ve skutečnosti velké?
Stonehenge patří k nejznámějším a nejvíce fascinujícím megalitickým stavbám světa. Přestože je tento kamenný kruh už celá desetiletí předmětem intenzivního zkoumání, nové objevy ukazují, že jeho záhady ještě nejsou ani zdaleka vyčerpány. Je tento ve skutečnosti rozsáhlý komplex megalitickým pohřebištěm?   Nová odhalení na světoznámé lokalitě Stonehenge přinášejí zejména moderní technologie, jako je třeba radarové […]
HELP! Kdo vytvořil záhadné volání o pomoc objevené na satelitních snímcích?
Uživatelé služby Google Earth nedávno upozornili na mrazivé nápisy „HELP“ vyskládané z kusů dřeva a trubek na opuštěném pozemku v Los Angeles. Jsou jich tu celé desítky, což vzbuzuje obavy, že se tu kdosi ocitl v nebezpečí. Různé teorie dokonce spekulují, že nápisy mají co do činění s obchodováním s lidmi!   Od ledna letošního […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Největší parazit s dotykovým displejem
21stoleti.cz
Největší parazit s dotykovým displejem
Vši, blechy a tasemnice lidstvo doprovázejí po celou evoluční historii. Avšak největším parazitem moderní doby není žádný krev sající bezobratlý, nýbrž elegantní zařízení se skleněnou obrazovkou, navr
To poslední léto, kdy jsem byla ještě malá
skutecnepribehy.cz
To poslední léto, kdy jsem byla ještě malá
Básník tvrdí, že láska kvete jen jednou v žití. Ve svých sedmnácti letech jsem tomu uvěřila a domnívala jsem se, že se za Ladislava, svou první lásku, určitě provdám. Byla to krásná doba. Sedmnáct let. Věk, kdy má člověk ještě iluze. Ve škole jsme probírali básníka Jaroslava Seiferta, který hlásal, že jen jednou kvete v roce máj, jen jednou
Využívá Klepla milenka?
nasehvezdy.cz
Využívá Klepla milenka?
Herec Bob Klepl (67) rozhodně nesedí doma v bačkorách. Svěřil se, že má přítelkyni kterou ale zatím skrývá před světem. kuloárech se šušká, že má po svém boku další výrazně mladší partnerku, ale vz
Optimistická jeskyně: Ukrajinské podzemní bludiště krystalových zázraků
enigmaplus.cz
Optimistická jeskyně: Ukrajinské podzemní bludiště krystalových zázraků
Na západní Ukrajině, ukryta pod tenkou vrstvou sádrovce, leží Optimistická jeskyně – skutečné podzemní bludiště, které se pyšní stovkami kilometrů složitě propojených chodeb. Tato jeskyně, objevená te
Krémová polévka z cukety
tisicereceptu.cz
Krémová polévka z cukety
Výtečná krémová polévka z cukety doplněná sýrem zachutná nejen těm, kdo mají husté polévky v oblibě. Potřebujete 1 cuketu 1 cibuli olej 1 mrkev 2–3 brambory 2 stroužky česneku 1 l vývaru
Žid ve službách Himmlera psal o svatém grálu
historyplus.cz
Žid ve službách Himmlera psal o svatém grálu
„Měl byste se zachovat čestně,“ vyštěkne na Ottu Rahna důstojník SS. Výzkumník, který se znelíbil nacistické elitě, ví, co to znamená. Krátce po nepříjemném rozhovoru se vydává do tyrolských Alp, na poslední procházku ve svém životě.   Už v době vysokoškolských studií Němce Ottu Wilhelma Rahna (1904‒1939) nadchnou zmínky o katarech. Sami příslušníci středověkého náboženského
Zajímavé putování k sochám Václava Levého
epochanacestach.cz
Zajímavé putování k sochám Václava Levého
Zakladatel moderního českého sochařství a učitel J. V. Myslbeka byl ve svém tvoření plodný. Jeho zajímavá díla naleznete v Česku i za hranicemi. V lese, ve skalách, na hřbitovech, v chrámech… Tvorba Václava Levého má široký záběr a zajímavé motivy. Lesní sochy Had, Harfenice a kaplička Začátek výletu si naplánujte v obci Želízy. Od koupaliště
Ikonický styl Visionnaire v Indii
rezidenceonline.cz
Ikonický styl Visionnaire v Indii
Když indická realitní společnost BPTP svěřila vybavení interiérů svého projektu, postaveného v Novém Dillí, světoznámé italské značce Visionnaire, šlo vlastně o zakázku obdobnou modelům haute couture. Prototyp Villy Visionnaire v komplexu, který na rozloze téměř jednoho hektaru vyrostl v předhůří Aravalli Hills, byl míněn jako inspirace pro zájemce o pořízení domu snů. Představuje vysoce funkční
Vyzkoušeli jsme: Tablety, nebo gel?
panidomu.cz
Vyzkoušeli jsme: Tablety, nebo gel?
Kdo nemá myčku, nepotřebuje ji. Kdo si ji jednou pořídí, už si život bez ní nedokáže představit. Patříte ke druhé skupině? Pak možná řešíte další dilema, jaký přípravek na mytí nádobí použít. Nabídka na trhu je bohatá, ale v zásadě nejčastěji volíme mezi práškem, tabletami a gelem. Pomiňme prášek, mnoho spotřebitelů ho odmítá s tím, že se
Pravdu o rodičích jsem zjistila až po letech
nejsemsama.cz
Pravdu o rodičích jsem zjistila až po letech
Jednoho dne mě dostihlo tajemství, které se mě přímo týkalo. Nemohla jsem s ním ale už nic dělat. Telefon mi v kanceláři zvonil často a když jsem ho v ten osudový den zvedala asi podvacáté, měla jsem za to, že půjde o pracovní záležitost. Tentokrát se ale jednalo o hovor, který změnil můj život. V
Classics Vintage Rally Healey: Výjimečný model ve třech variantách
iluxus.cz
Classics Vintage Rally Healey: Výjimečný model ve třech variantách
Po dvou letech čekání se vrací legenda. Roku 2025 uvádí Frederique Constant tři nové varianty proslulé řady Vintage Rally Healey – bezprecedentní nabídku, která reaguje na nepřetržitou poptávku trvají
Nezapomínejte na sebe: Selfcare není rozmar, je to nutnost přežití
epochaplus.cz
Nezapomínejte na sebe: Selfcare není rozmar, je to nutnost přežití
Kdo by to neznal? Kalendář přetéká úkoly, telefon vibruje každé dvě minuty a čas jen pro sebe vypadá jako mýtus z jiné dimenze. O to víc je ale péče o sebe důležitější… Selfcare, tedy péče o sebe, není rozmarem. Je to nutnost přežití v hektické době. Člověk není robot a fyzické i duševní zdraví si
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