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
Byl to muž, který četl Evropu jako otevřenou knihu, a zároveň ji pomáhal psát. Nová výstava František Palacký 1798–1876 v Národním muzeu ukazuje českou legendu jinak. Ne jako nehybný pomník z „neoblíbeného“ století, ale jako živého, neklidného ducha své doby. Národní muzeum otevřelo výstavu v Historické budově u příležitosti 150. výročí úmrtí slavného historika, kterého […]
Suzuki Motor Corporation nabízí k bezplatnému využívání 34 patentů na zařízení pro sběr mikroplastů u závěsných lodních motorů. Tento krok je součástí závazku společnosti podporovat ochranu mořského prostředí a přispívat k rozvoji udržitelné společnosti.   Plastový odpad v oceánech představuje významný globální environmentální problém. V reakci na tuto situaci Suzuki vyvinula první zařízení na světě […]
Lesy jsou jedním z nejdůležitějších ekosystémů na Zemi. Ukládají uhlík, chrání půdu i vodní zdroje a poskytují domov milionům druhů. Přesto z planety každoročně mizí rozsáhlé lesní plochy. Co za tím skutečně stojí – a které rozšířené představy jsou spíš mýtem? Co lesy skutečně ohrožuje, kde je situace nejvážnější a jakou roli v tom hraje […]
Povrchová voda v českých nádržích se za posledních 30 let výrazně oteplila – ohřívá se tempem v průměru o více než půl stupně Celsia za dekádu. Nejrychlejší změny jsou přitom patrné v dubnu, kdy se teplota vody každých deset let zvyšuje dokonce o 1 stupeň.   Unikátní studie hydrobiologů z Biologického centra Akademie věd ČR, […]
reklama
Historie
Dóžecí palác: Srdce Benátek bilo pro velikost republiky
Práce na paláci se zastavily. Místo stavění se tu bude v dubnu 1355 popravovat. Hlavního architekta Filippa Calendaria oběsí na zdejším balkonu za to, že se podílel na spiknutí proti vládci republiky. Dóžecí palác je doslova srdcem Benátek, kde se odehrává vše důležité.   Původní sídlo dóžete, nejvyššího představitele Benátské republiky, stojí na břehu laguny […]
Baťův dělník musel dbát i na osobní hygienu
V rychlosti posnídá černý chléb s meltou a už pádí do práce. Směna mu začíná přesně v sedm hodin a pan šéf nedochvilnost nestrpí…   Petr je vyučený švec, a tak to s přijetím do firmy Baťa měl jednodušší než ostatní uchazeči o práci. I on ale musel projít náročným výběrovým řízením. Nejprve vyplnil dotazník […]
Karlsruhe: Město ve tvaru vějíře vyrostlo nejen kvůli tulipánům
Strávil odpoledne ve své oblíbené oboře nedaleko Durlachu. Unavený Karel Vilém si na chvíli zdřímne pod stromem. Zdá se mu sen o paláci zalitém sluncem, od něhož se jako z vějíře rozbíhají městské ulice. Tak zní jedna z pověstí o vzniku Karlsruhe…   Řadu let sloužil v císařské armádě. Zasáhl i do války o španělské […]
Podvodník Harry Jelínek udělal obchod století
Usměvavý gentleman pokyne mladému manželskému páru: „Tudy prosím.“ Pozve ho na prohlídku „svého“ starobylého rodového sídla. Moc rád by jim ho totiž prodal. Co na tom, že se jedná o státní hrad Karlštejn.   Je to jeden výmysl za druhým. Už přezdívka Harry (asi 1905–1986) je falešná, stejně jako titul z medicíny, kterým se ohání. Rodák […]
Zajímavosti
Rhodium: Vzácnější než platina, dražší než zlato!
Proč jsou drahé kovy vlastně drahé? Mají výjimečné vlastnosti, nabízí se u nich mnoho využití, a zároveň jsou vzácné. Většina lidí si představí stříbro a zlato. Anebo platinu. Jeden zajímavý, méně známý kov, je však překonává!   K Vánocům roku 1800 si anglický vědec William Hyde Wollaston (1766–1828) dopřeje výjimečný dárek. Na Štědrý den se […]
Golfový míček: Malá koule s velkým příběhem
Rozmáchnout se, odpálit a pak už jen sledovat dráhu míčku. V takovou chvíli golfisty pramálo zajímá jeho historie! Ale je to příběh plný zajímavých momentů, náhod i kreativity, které formovaly dnešní podobu hry.   Legenda praví, že prvním golfistou mohl být obyčejný pastýř. Jednoho dne se nudí, máchne holí a trefí kámen, který zapadne do […]
Margaret Thatcherová: Železná Lady i nadaná pianistka
Hotelem Grand v jihoanglickém Brightonu otřese 12. října 1984 ve 2:54 ráno mohutná exploze. Přední fasáda domu se odloupne, jako by byla z marcipánu, a sesune se k zemi. Za ní ční ohromná díra. Atentátníci ukryli bombu již před několika týdny do koupelny pokoje 629. Na místě zůstane pět mrtvých. Ta, na kterou cílí, ale přežije…   Schodiště […]
Pámelník bílý: Jedovatá krása, praskající pod botou
Bílé kuličky na podzim lákají k utržení. A ještě víc k tomu, abyste na ně šlápli a těšili se z tichého lupnutí. Tato ozdoba parků i divokých strání je půvabná, ale i trochu záludná. Zatímco zvířata si na ní ráda pochutnají, lidé by měli být obezřetní. Ale indiáni z jejích větví dělají dýmky i šípy! […]
Záhady a napětí
Co dokáže magický rituál malého pentagramu?
Pěticípá hvězda kreslená do prázdného prostoru. Ticho, soustředění, pohyb ruky a neviditelné linie, které mají chránit. Rituál malého pentagramu patří k nejznámějším praktikám západní magie. Co se při něm vlastně děje? A kde končí symbol a kde začíná skutečná moc, která dokáže měnit realitu?   Mág stojí ve středu místnosti, tváří k vycházejícímu slunci. Prsty […]
Temný přízrak z Islandu: Duch vyvolaný k vraždě?
Na islandské farmě Hörghóll se podle staré legendy zrodí pomsta tak temná, že překročí samotnou hranici smrti. Uražený nádeník Ívar se prý po hádce s farmářovým synem Kristjánem uchýlí k něčemu zapovězenému: vyvolá mrtvého muže a pošle jej zabíjet! Tak se má zrodit Hörghóll-Móri, jeden z nejděsivějších islandských duchů. Je jen výplodem drsné severské fantazie?   Na […]
Pátrání po arše úmluvy v roce 2026: Mohla mít jiný účel?
Záhadami opředená archa úmluvy k sobě stále poutá pozornost. Umístění této truhly obsahující nejcennější židovské náboženské předměty včetně desek s desaterem přikázání, je totiž i v roce 2026 neznámé. Podaří se to změnit díky novým objevům, které před několika měsíci představil egyptolog David A. Falk?   Myslíte si, že o arše úmluvy už v současnosti víme úplně všechno? […]
Zázrak z jihu Francie: Má voda z prastaré rakve léčivou moc?
V malé francouzské osadě Arles-sur-Tech se nachází kamenný sarkofág, který už po staletí mate poutníky i vědce. Každý den se v něm objevuje jeden až dva litry čisté vody, přestože není napojen na žádný pramen. Věřící ji považují za svatou a připisují jí léčivé účinky. Vědci zase hledají přirozené vysvětlení tohoto podivného jevu. Co se […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Co se děje? Prudký obrat u Slováčka!
nasehvezdy.cz
Co se děje? Prudký obrat u Slováčka!
Karty se obrátily? Donedávna byla herečka Dagmar Patrasová (70) tou, o niž se lidé strachovali. Boj se svými démony, úrazy, psychika těžce zkoušená smrtí dcery, zpěvačky Aničky Slováčkové (†29). Naje
Průlomový lék dokáže zdvojnásobit dobu přežití u nejsmrtelnější rakoviny na světě
21stoleti.cz
Průlomový lék dokáže zdvojnásobit dobu přežití u nejsmrtelnější rakoviny na světě
V současné době existuje jen málo léčebných postupů pro rakovinu slinivky břišní a většina z nich nepomáhá téměř vůbec. Vědci po celá desetiletí neúnavně pracovali na nalezení chytrých řešení pro zpom
Mám muže, který se za mě třeba i porve
skutecnepribehy.cz
Mám muže, který se za mě třeba i porve
Nikdy jsme s manželem nemuseli řešit žádné zásadní problémy, vše jsme zvládali na jedničku, nebo přinejhorším na dvojku. Vše, až na tchána. Tomu manžel musel rázně domluvit. Musím říct, že mám báječného manžela, zaplaťpánbůh za něj. Čas ukázal, že je spolehlivý, věrný a pracovitý. Neměli jsme to vždy jednoduché, zpočátku jsme bydleli v paneláku s mými rodiči v jejich třípokojovém
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
Rekordní ledovec Hintertux: Lyžování 365 dní v roce
epochaplus.cz
Rekordní ledovec Hintertux: Lyžování 365 dní v roce
U našich rakouských sousedů se na ledovci Hintertux nachází lyžařské středisko, které funguje celoročně. Pouze dvě lyžařská střediska na celém světě umožňují lyžování 365 dní v roce. Kromě rakouského Hintertuxu se jedná už jen o švýcarský Zermatt. Ledovec Hintertux je celoročně vyhledávanou turistickou lokalitou rakouské spolkové země Tyrolsko. Fenomén sjezdového lyžování a snowboardingu, a to i
Focaccia může být ozdobou stolu
panidomu.cz
Focaccia může být ozdobou stolu
Že nevíte, co to je? Jedná se o italský pečený chlebový výrobek s těstem podobným pizze. Může se použít jako příloha k mnoha jídlům, základ na pizzu nebo jako sendvičový chléb. V čem je focaccia výjimečná? Hospodyňky nejen v Itálii si při její přípravě dávají záležet a s fantazií tento pokrm zdobí. Těsto na focacciu
Můstek: šumavská hora ticha, větru a legendárního stoupání
epochanacestach.cz
Můstek: šumavská hora ticha, větru a legendárního stoupání
Můstek, německy Brückel Berg, je se svou nadmořskou výškou 1235 metrů nejvyšší horou Pancířského hřbetu a jedním z nejcharakterističtějších vrcholů západní Šumavy. Přestože nestojí v centru hlavních turistických proudů jako Velký Javor či Poledník, právě v tom spočívá jeho síla. Můstek si dodnes uchovává syrový horský charakter, klid a zvláštní atmosféru šumavských hřebenů, kde se
Játrová pomazánka
tisicereceptu.cz
Játrová pomazánka
Suroviny na 4 porce 100 g kyselá okurky 1 lžíce pažitky 200 g játrového salámu 50 g másla 2 vejce natvrdo sůl Postup Vejce uvaříme natvrdo a oloupeme. Zeleninu a pažitku nadrobno nasekám
Oskar Kokoschka se v Praze zamiloval a namaloval prezidenta
historyplus.cz
Oskar Kokoschka se v Praze zamiloval a namaloval prezidenta
Pokojem se rozléhá smích. „Pane prezidente, teď vypadáte jako zlobivý kluk, který ukradl jablko,“ říká Kokoschka a hrozí Masarykovi na oko prstem. Během portrétování se s ním velmi spřátelí. Dokonce mu dává usrkávat ze své kávy, kterou lékaři prezidentovi zakazují. V Praze nezíská rakouský umělec jen nové přátele, najde zde i osudovou lásku. K bráně ruského vyslanectví
Tortilla s masem a zeleninou
nejsemsama.cz
Tortilla s masem a zeleninou
Chcete připravit něco výjimečného, co bude chutnat dospělým i dětem? Potom je recept na plněné tortilly tou pravou volbou. Na 4 porce potřebujete: ✿ 4 tortilly ✿ 500 g kuřecích nebo krůtích prsou ✿ sůl, pepř ✿ olej ✿ 4 listy salátu ✿ 2 rajčata ✿ 1 okurku ✿ 1 červenou cibuli Dip: ✿ 100 ml zakysané smetany ✿ 1 lžíci majonézy ✿ 1 stroužek česneku ✿ sůl,
Černá paní z Bojnického zámku: Duch nešťastné šlechtičny prý dodnes bloudí komnatami
enigmaplus.cz
Černá paní z Bojnického zámku: Duch nešťastné šlechtičny prý dodnes bloudí komnatami
Když se nad věžemi Bojnického zámku snese večerní mlha, mezi návštěvníky se začíná šeptat o tajemné postavě v černém. Podle legendy jde o ducha šlechtičny, která zemřela kvůli nešťastné lásce a ani po
Rolls-Royce představil Spectre Series II
iluxus.cz
Rolls-Royce představil Spectre Series II
Od svého uvedení na trh v roce 2022 se model Spectre stal jedním z nejvýznamnějších a nejobdivovanějších vozů Rolls-Royce moderní éry, široce oceňovaným pro svůj nadčasový design, klidný výkon a noble
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