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
Na mezinárodní přehlídce Paris Air Show předvedla česká firma Radalytica inovativní robotický systém RadalyX, který dokáže zrentgenovat celé letadlo přímo v hangáru. Využívá nejmodernější částicové detektory a dokáže zobrazovat složitou vnitřní strukturu výrobků.   Díky přenosnosti a vysoké mobilitě robotických ramen už tak nemusí majitel vozit stroj do laboratoře ani jej rozebírat či rozřezat. Typickým […]
Bez slunce by nebyl život. Ale co kdybychom se naučili jeho sílu napodobit? Vědci jsou na stopě zázraku, který by mohl změnit svět. A pomáhá jim při tom kvantová magie. Každý zelený list je malá chemická továrna. V tichosti a s dokonalou přesností přeměňuje sluneční světlo, vodu a oxid uhličitý na kyslík a cukr. Tím […]
Tělesná vůně je tichý, ale silný průvodce našich každodenních setkání. Podle 95 % Čechů ovlivňuje první dojem víc, než si uvědomujeme. Přesto mnozí z nás zanedbávají pravidelnou péči o svěžest. Co všechno za tímto fenoménem stojí a jak se na osobní hygienu díváme v porovnání se zahraničím?   Podle nejnovějšího průzkumu společnosti Unilever, lídra kategorie deodorantů, pod […]
Světlušky zná snad každý – ať už z Broučků Jana Karafiáta, anebo z procházek večerní krajinou. Zpravidla z nich však vidíme jen světélka poletující letní nocí – jak vypadají dospělci (či dokonce larvy) většina lidí vůbec netuší. Pro to a dalších „21“ důvodů vyhlásila Česká společnost entomologická v roce 2025 Hmyzem roku právě světlušky.   V naší […]
reklama
Historie
V Monopolech se hrálo o svobodu
Zajatí britští letci se snaží nedat najevo svou radost. Právě k nim do německého zajateckého tábora doputoval zvláštní dárek – desková hra Monopoly. Nemá jim posloužit jen k ukrácení času. Pomůže jim k útěku.   „Je vaší povinností pokusit se o útěk ze zajetí,“ vtloukali britským vojákům do hlavy při výcviku. Někteří z nich, většinou letci, dostávali za druhé […]
Italské Versailles krášlí sochy z Pompejí
„Už sám palác stojí za návštěvu Itálie,“ skládá francouzský malíř Richard de Saint-Non hold jedné z nejvelkolepějších královských rezidencí světa. Na mysli má Casertu, sídlo vybudované nedaleko Neapole, jež velikostí a nádherou soupeří s Versailles.   Neapolský panovník Karel VII. (1716–1788) pozvedne krabičku s medailony královských podobizen a vloží ji do připraveného otvoru. Před zraky tisíců přihlížejících […]
První pasažéři vlaku si ani nesedli
„Už jedou! Už jedou!“ mává jezdec na koni praporkem, když kluše po železničních pražcích. Za ním supí lokomotiva Active, která později v historii vyfasuje označení Lokomotiva č. 1. Je totiž úplně první, která sveze cestující.   Úterý 27. září 1825 je mimořádně významný den. Železniční inženýr a konstruktér parních lokomotiv George Stephenson (1781–1848) se rozhodl […]
V bitvě u Cassana utrpěl Evžen Savojský jedinou porážku
Je to pro něj jako hra kočky s myší. Tu předstírá ústup, jindy zase útok, aby soupeře oklamal. Jen jedinkrát to princi Evženovi Savojskému nevyjde podle jeho představ…   Po smrti bezdětného krále Karla II. (1661–1700) se v Evropě rozhoří válka o španělské dědictví. Bojuje v ní Francie proti alianci tvořené habsburskou monarchií, potažmo Svatou […]
Zajímavosti
Kensingtonský kámen: Byli Vikingové v Americe?
Vikingové dodnes fascinují svým bojovým uměním. Tito dávní Seveřané však byli více než jen hrůzu nahánějící nájezdníci. Zbyly po nich promyšlené obchodní cesty a proslavili se jako úžasní námořníci. Opakovaně se jim podaří přeplout Atlantik a osídlit Grónsko a Island.   Objev záhadného kamene s runovým písmem podpoří domněnky, že Vikingové mohli proniknout ještě dál […]
WindRunner: Největší král nebes
Lidé zvedají pohled k nebi. Někteří ukazují prstem, jiní vzrušeně šeptají. Je to pták? Je to Superman? Ne – je to letadlo! Ale jaké! V reklamních sděleních se o něm bez ostychu tvrdí, že je největším, jaké kdy člověk vyrobil! A při pohledu na jeho parametry jim musíme dát za pravdu!   Na počátku je Američan Mark […]
Jak funguje Efekt Streisandové?
Zdá se, že stejně jako existují zákony fyzikální, existují i zákony sociální, které jsou za daných podmínek platné vždy a všude. Zejména, když se nám to hodí nejméně.   Jedním z takových zákonů je Efekt Streisandové, což je sociální fenomén, jehož poučka by mohla znít: „Čím víc něco budete tlačit do stínu, tím víc na […]
Dřevěný louskáček: Ikona Vánoc i symbol štěstí
U nás známe louskáček především jako kovový nástroj na ořechy. Ve světě jsou ale s vánočním obdobím pevně spojeny dřevěné figurky „louskáčků“, které slouží jako oblíbené dekorace. Jejich původ můžeme vystopovat až do německé oblasti Krušných hor.   Dřevěné postavičky, které rozlousknou ořechové skořápky ve svých ústech, původně slouží jako symbol štěstí a ochrana proti […]
Záhady a napětí
Černá madona z německého Altöttingu: Dokáže převzít jakékoliv trápení?
Uvnitř malebné Kaple milosti v bavorském Altöttingu stojí ikonická soška Černé Madony. Ročně za ní přicházejí miliony věřících, neboť podle místní legendy do sebe dokáže nasáknout bolest, smutek a trápení každého, kdo ji o to požádá. Skutečně její barva odráží právě její zázračné umění?   Soška vysoká asi 66 cm, oblečená v bohatě zdobeném barokním rouchu, pochází […]
Archeologická záhada: Proč bylo šestileté dítě pohřbeno se 17 zvířaty?
V městské části Slatina na jihovýchodě Brna je v roce 2006 objeven podivný hrob. Archeologové v něm nacházejí kostru asi šestiletého dítěte a stovky kostí zvířecích. O jaká zvířata se jedná? Byla snad rituálně obětována? A jaké dítě bylo uloženo do tak speciálního hrobu?   V roce 2006 objevují archeologové na území dnešního Brna hrob, […]
Nemoc duchů: Stará kletba z indiánských plání?
Co když slabost, horečka nebo ztráta vůle žít nepramení z nemoci těla nebo duše, ale z temného stínu, který se na nás přilepí? Takovou otázku si kladou indiáni napříč celou Severní Amerikou, a jejich odpověď je jasná: Je to možné, a jde o takzvanou nemoc duchů!   Původní obyvatelé Ameriky, zejména kmen Navahů, obecně věří, že duchové […]
MÝTY A RITUÁLY: S bohyní Mokoš na křídlech víl
Když je ze země cítit vláha a nohy se začnou jemně bořit do mokré půdy, nastává chvíle, kdy do života vchází slovanská bohyně Mokoš. A tak se připravte zapustit kořeny, protože Mokoš přináší dary samotné matky Země.   Staroslovanská bohyně Mokoš je vládkyní přírody, úrody, léčení a plodnosti země. Jak už její jméno napovídá, vychází […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Zapékaný kozí sýr s jablkem a ořechy
tisicereceptu.cz
Zapékaný kozí sýr s jablkem a ořechy
S kozím sýrem Ivana Anderlová dokáže přímo čarovat. Zkuste i vy vykouzlit naprosto báječný pokrm podle jejího receptu. Ingredience 200 g kozího sýru 2 celozrnné bagetky nebo chléb 1 jablko ol
Skončí Aneta Krejčíková brzy na mizině?
nasehvezdy.cz
Skončí Aneta Krejčíková brzy na mizině?
Po rozchodu s tělocvikářem Ondřejem Rančákem (40) se těšila na nový začátek. Jenže teď prý Aneta Krejčíková (34) začíná svých činů pomalu litovat. Je to teprve pár měsíců, co se rozhodla pro rázný kro
Čeští vědci „přesvědčili“ kmenové buňky tvořit zubní tkáň
21stoleti.cz
Čeští vědci „přesvědčili“ kmenové buňky tvořit zubní tkáň
Často propíraným tématem poslední doby je léčba kmenovými buňkami. Jedná se o nediferencované buňky, které je možné získat třeba z tukové tkáně a které mají hojivé schopnosti, jichž lze za určitých ok
Dáváme věcem druhý život: Staré, ale nikoli k ničemu
panidomu.cz
Dáváme věcem druhý život: Staré, ale nikoli k ničemu
Je hezké, když si schováváte staré či nepotřebné věci, že se jednou můžou hodit. Jenže aby se to stalo, je potřeba ještě druhý krok. Oživit je, dát jim novou funkci a obvykle jim také dopřát zkrášlovací kúru novým nátěrem. Proměnit nepotřebné v potřebné a vysloužilé ve znovu sloužící je jednodušší, než se může zdát. Takové úpravy
Vytáhli Sověti strůjce svých vesmírných úspěchů přímo z gulagu?
historyplus.cz
Vytáhli Sověti strůjce svých vesmírných úspěchů přímo z gulagu?
„Úchvatné!“ honí se hlavou Sergeji Koroljovovi, když zpoza ohradníku sleduje zkušební start německé rakety V-2. V říjnu 1945 sovětský konstruktér vidí vzlétnout velkou raketu vůbec poprvé v životě. Při pohledu na kolos stoupající k nebesům si uvědomí, že přesně tohle je cesta, jak dosáhnout dosud neuskutečněného a vynést člověka do vesmíru…   Američané měli Wernhera
Gladiátoři: Život a smrt šampionů starověké arény
epochaplus.cz
Gladiátoři: Život a smrt šampionů starověké arény
Představte si dunění davu, ostrý lesk oceli a vůni krve mísící se s prachem v rozpálené aréně. Právě zde, v srdci Římské říše, se psaly osudy mužů, kteří byli zároveň obdivováni i odsuzováni – gladiátorů. Tito bojovníci, vhození do mlýnku na maso pro zábavu mocných a lidu, vedli život plný protikladů. Měli sice špičkovou lékařskou
7 kroků, jak pečovat o pleť v horkém létě
nejsemsama.cz
7 kroků, jak pečovat o pleť v horkém létě
Léto je pro pleť výzvou – více slunce, tepla i potu, a přesto toužíte po zářivém vzhledu, svěžesti a hydrataci. Co zařadit do každodenní rutiny? V létě se pravidla každodenní péče o pleť mění. Pleť je vystavena vysokým teplotám, UV záření a suchu a make-up vydrží přece jen o trochu méně. Máme pro vás tipy
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
Duch na útěku: Příběh, kde se role oběti a pronásledovatele obrátily
enigmaplus.cz
Duch na útěku: Příběh, kde se role oběti a pronásledovatele obrátily
Dětská zvídavost je nesmírná. Ale co když se tříleté dítě rozhodne prozkoumat něco, co nemá žádné fyzické tělo? To se stalo Američance Diane Davis, jejíž setkání s nadpřirozenou entitou bylo jiné než
Objevte lokality, o nichž se říká, že mají léčivou moc
epochanacestach.cz
Objevte lokality, o nichž se říká, že mají léčivou moc
V Česku nalezneme nepočítaně míst s magickou energií. Zde jsou další z nich, která mají prý dokonce až léčivou moc! Nedokončený chrám dobije baterky V Panenském Týnci v okrese Louny má původně stát velkolepá stavba chrámu, ta však zůstává nedokončena. Přesto místo i nadále láká mnoho lidí a je důkazem, že není nutná přepychová výzdoba
Moje stará kočička za sebe přivedla náhradu
skutecnepribehy.cz
Moje stará kočička za sebe přivedla náhradu
Moje úžasná kočička Didi mě léta provázela životem. Ve chvíli, kdy cítila, že brzy nadejde její čas, se postarala o svého nástupce. Nebyla jsem nadšená z toho, že si děti prosadily kotě. Přinesly ho z útulku. Kočička Didi se u nás rychle zabydlela. Rázem byla paní domu ona. Spala s námi v posteli a byla tak mazaná, že se naučila pouštět si
Sofistikované vrstvení
iluxus.cz
Sofistikované vrstvení
Ve světě módy platí jedno pravidlo: styl je způsob, jak říci světu, kdo jste – bez jediného slova. A právě sofistikované vrstvení šperků se stává nástrojem sebevyjádření, který oslavuje individualitu,
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