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
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, […]
Volvo Trucks představuje novou generaci elektrických nákladních vozidel, která výrazně rozšiřuje možnosti bezemisní dopravy. Nové modely přinášejí vyšší výkon, větší flexibilitu i delší dojezd – v případě dálkového tahače až 700 kilometrů na jedno nabití. Automobilka tak reaguje na rostoucí poptávku po elektrifikaci i v segmentu těžké dopravy. Volvo Trucks dlouhodobě patří mezi lídry v […]
reklama
Historie
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 […]
Nechal stvořitel Pinocchia svého hrdinu zemřít?
Pohrdne povoláním kněze, je zklamán politikou a sám velkovévoda mu zruší noviny. Pak ale najde smysl života a napíše jednu z nejobdivovanějších dětských knížek na světě.   Dlouho nic nenasvědčuje tomu, že by se z Carla Lorenziniho (1826–1890) z Florencie měla stát světová celebrita. Jeho matka Angiolina pracuje jako švadlena, otec Domenico je kuchař a z Carlových deseti sourozenců […]
Zajímavosti
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! […]
Panamský průplav: Technický zázrak a hrob tisíců lidí
Propojí dva oceány a ušetří lodím 12 000 km dlouhou plavbu kolem Jižní Ameriky. Cesta k úspěchu je ale draze vyplacena. Stane se sice inženýrským triumfem, ale také masovým hrobem tisíců bezejmenných dělníků.   Panamská šíje odděluje Atlantský a Tichý oceán. Ve svém nejužším místě je necelých 50 km široká. Nápad prokopat ji a ušetřit […]
Záhady a napětí
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 […]
Má pramen Klokočka zázračnou moc?
Ukrytý v lesích mezi Mnichovým Hradištěm a Bělou pod Bezdězem vyvěrá pramen, ke kterému si lidé chodí nejen pro vodu, ale také pro uzdravení. Voda z Klokočky má podle tradice léčivé účinky a už prý vykonala několik zázraků. Přesto nemá statut ani lázeňské lokality, ani nijak vyhledávaného místa. Má opravdu nějaké zvláštní účinky, které opomíjíme?   Místní […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Babiččiny tvarohové koblížky
tisicereceptu.cz
Babiččiny tvarohové koblížky
Po těchto malých tvarohových koblížcích se budou moci utlouct nejen děti. Suroviny 250 g měkkého tvarohu 3 vejce 50 g pískového cukru 1 balení vanilkového cukru 1 lžíce rumu 280 g hladké m
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
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
Krvavé tajemství skotského mostu: Proč tu psi páchají sebevraždy?
enigmaplus.cz
Krvavé tajemství skotského mostu: Proč tu psi páchají sebevraždy?
Co se psích sebevražd týče, s nimi je suverénně spjato hlavně jedno místo na světě – most Overtoun Bridge ve skotské vesnici Milton. [gallery ids="168590,168589,168588"] Od 50. let minulého sto
Návrat divokých velkých býložravců podporuje rozmanitost hmyzu
21stoleti.cz
Návrat divokých velkých býložravců podporuje rozmanitost hmyzu
Druhová pestrost hmyzu v české přírodě výrazně klesá. Zmírnit tento propad může návrat velkých kopytníků – divokých koní, zubrů a praturů – do krajiny. Ukazuje to rozsáhlá studie českých vědců vedenýc
Norqain přináší emoce fotbalového stadionu na zápěstí
iluxus.cz
Norqain přináší emoce fotbalového stadionu na zápěstí
Švýcarský Norqain představil limitovanou edici Adventure Chrono Swiss Football National Team — sportovní chronograf vytvořený ve spolupráci se švýcarskou fotbalovou reprezentací. A už na první pohled
5 nejmocnějších pánů z Růže: Usilovali králové o jejich přízeň?
historyplus.cz
5 nejmocnějších pánů z Růže: Usilovali králové o jejich přízeň?
Zdatný diplomat Vítek se na dvoře krále Vladislava II. cítí jako ryba ve vodě. Nezaskočí ho ale ani jeho nástupci, knížata Soběslav II. a Bedřich. Zažívá vrchol kariéry jako správce Prácheňského kraje a kastelán zdejšího hradu. Ukousne si pořádný díl jižních Čech…   První doložený královský stolník Vítek I. z Prčice (†1194), významný dvořan krále Vladislava
Lucie Zedníčková zůstala na všechno sama a bez peněz!
nasehvezdy.cz
Lucie Zedníčková zůstala na všechno sama a bez peněz!
Herečka Lucie Zedníčková (57), kterou diváci znají ze seriálu Kamarádi, možná neudělala v lásce krok správným směrem. Muže, jehož jméno stále tají, ještě nedávno popisovala jako svou osudovou polov
Jak se zrodil cardigan: Svetr z krvavé války, který dobyl svět módy
epochaplus.cz
Jak se zrodil cardigan: Svetr z krvavé války, který dobyl svět módy
Dnes visí téměř v každém šatníku. Elegantní, pohodlný, někdy ležérní, jindy luxusní. Cardigan působí jako neškodný svetr na líné podzimní večery. Jenže jeho příběh začíná v bahně krymské války, mezi děly, krví a mrazem. Za vznikem slavného svetru totiž stojí britský aristokrat a voják, který se stává symbolem jedné z největších vojenských katastrof 19. století.
Měla jsem tušení a bylo správné
skutecnepribehy.cz
Měla jsem tušení a bylo správné
Nikdy jsem svoji snachu neměla ráda. Vždy se mi zdála falešná a k mému synovi se mi prostě nehodila. No, správně jsem ji odhadla… Mé neblahé tušení se začalo naplňovat ve chvíli, kdy Eva zničehonic propadla běhání. Ona, která bývala líná až běda a nejraději trávila čas zachumlaná s knihou na gauči! Najednou vstávala brzy ráno, navlékla se do sportovního oblečení a vyrážela ven
Bylinky zvýrazní chuť masa
panidomu.cz
Bylinky zvýrazní chuť masa
Aby se jednotlivé chutě nerušily či nepřebíjely, je třeba zvolit vhodné bylinky k tomu správnému druhu masa. Které nám navíc umožní obejít se bez koření? To vám prozradí následující článek. Do mletého masa je vhodné přidat: Libeček, který svou vůní připomíná polévkové koření, proto se mu u nás říká vegeta nebo maggi. Když je čerstvý,
Uzené v pórkové remuládě
nejsemsama.cz
Uzené v pórkové remuládě
Uzené maso se kvůli vyššímu obsahu soli sice nepovažuje za příliš zdravé, ale občas si ho dopřejte, tím spíš v takto chutné úpravě. Ingredience: ● 1,2 kg uzeného vepřového masa ● 1 pórek ● 2 jablka ● 1 lžička sušené majoránky ● 40 g strouhanky ● 5 lžic oleje ● sůl ● pepř ● kousek křenu ● 1 citron ● 200 g zakysané smetany Postup: Pórek omyjeme a nakrájíme na
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