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
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 […]
Přivedl císaře do neštěstí namyšlený eunuch?
Mají oči a uši všude. Eunuchové doprovázejí čínské císaře už v dobách prvních panovnických dynastií. V některých obdobích se jim daří hůř, jindy líp. Jejich doslova zlatá éra nastává za vlády Mingů.   Kastrace u čínských eunuchů spočívá v odříznutí penisu i varlat najednou. Zpočátku se jedná o trest, ale císaři z dynastie Mingů ho […]
Zajímavosti
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). […]
Gateway: Brána do hlubokého vesmíru
Gateway Arch je kovový oblouk v St. Louis a vzdává hold době osidlování divokého západu. Je to symbolická brána na západ, která má připomínat odvahu prvních kolonistů. Jméno si vypůjčí nový vesmírný projekt, který má stejným způsobem otevřít cestu do kosmu.   Gateway znamená „brána“ a veřejnosti je tento projekt představen v roce 2019. „V nejbližší […]
Záhady a napětí
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 […]
Zázračné obrazce v Cajamarquille: Jde o obří svislé pohřebiště?
O nejslavnějších geoglyfech na peruánské planině Nazca byly popsány již stohy papírů, přitom relativně nedaleko lze najít méně známý, ovšem stejně záhadné útvary, takzvané Band of Holes, neboli Pás děr. Ze vzduchu připomíná obří děrovaný pás táhnoucí se krajinou. Tisíce jam seřazených do dokonalých řad. Kdo je vykopal, kdy a hlavně proč? To je dodnes […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Láska Petruchové s rapperem dlouho nevydržela?
nasehvezdy.cz
Láska Petruchové s rapperem dlouho nevydržela?
Zjistila moderátorka televizních zpráv Veronika Petruchová (31), co je její nový objev zač, a utekla? Povídá se, že slovenskému rapperovi Tomáši Drahošovi (33) alias Tomymu Kottymu nakonec dala košem
Astronomové se přibližují tajemstvím Kuiperova pásu
21stoleti.cz
Astronomové se přibližují tajemstvím Kuiperova pásu
Daleko za oběžnou dráhou Neptunu se rozkládá mrazivá hranice Sluneční soustavy, kde obíhají pradávné relikty z dob jejího vzniku. Tato říše ledu a temnoty, známá jako Kuiperův pás, se nachází přibližn
Pikantní sýrová pomazánka
nejsemsama.cz
Pikantní sýrová pomazánka
Tahle pomazánka se hodí jak na chlebíčky coby rychlé pohoštění pro návštěvu, tak třeba k večeři. Můžete ji také doplnit dalšími ingrediencemi, jako jsou bylinky či jiné druhy sýrů. Na 4 porce potřebujete: ✿ 200 g jemné goudy ✿ 100 g taveného sýra ✿ 2–3 stroužky česneku ✿ 1 červenou papriku ✿ 100 g majonézy ✿ 1 lžíci pomazánkového másla ✿ 1 lžičku
Geneviève de Gaulle: Neteř generála přežila koncentrák díky Himmlerovým pletichám
historyplus.cz
Geneviève de Gaulle: Neteř generála přežila koncentrák díky Himmlerovým pletichám
Početná skupina vězeňkyň přijíždí v únoru 1944 do koncentračního tábora Ravensbrück v severním Německu. Čeká je zde nejen tvrdá dřina, ale také příšerné životní podmínky. Mezi nově příchozími vězeňkyněmi je i Geneviève de Gaulle (1920–2002), dcera francouzského generálního konzula v Ženevě Xaviera de Gaulla (1887–1955) a neteř generála Charlese de Gaulla (1890–1970). Tato členka francouzského
Záhadné město pod Pekingem: Ovládá jej tajná sekta?
enigmaplus.cz
Záhadné město pod Pekingem: Ovládá jej tajná sekta?
Přezdívá se jim Krysí národ. Žijí v malých místnostech a chodbách vybudovaných hluboko pod zemí. Příliš se nestýkají se světem na povrchu a nic neprozradí o nepřístupných částech podzemního města. Vít
To pravé štěstí jsem našla až po rozvodu
skutecnepribehy.cz
To pravé štěstí jsem našla až po rozvodu
S manželem jsem si připadala jako na vojně. Od rána do večera jen dával rozkazy. Rozvod byl nejlepším krokem mého života. Mnohokrát jsem přemýšlela o kamarádovi manžela Jirkovi. Vídali jsme se celá desetiletí, navštěvovali jsme se, jezdili jsme spolu na dovolenou, to už měl Jirka rodinu, manželku a dva syny, a my jsme měli také syna. Ač se Jirka
Po stopách ohně v dějinách lidstva: Od strachu k teplým večeřím
epochaplus.cz
Po stopách ohně v dějinách lidstva: Od strachu k teplým večeřím
Stopovat oheň v dějinách je obtížné. Nemluvíme nyní o historii starověkých civilizací, kde můžeme kombinovat archeologické nálezy s písemnými zmínkami a dalšími prameny. Procházíme panenskou krajinou, která teprve čekala na svoje proměny vlivem lidské činnosti. V té biblické zahradě plné života na souši i ve vodě se chystal v tmavých skalních úkrytech na triumfální pochod planetou zatím
Švestková povidla v troubě
tisicereceptu.cz
Švestková povidla v troubě
Samotná příprava výborných povidel vám nezabere moc času – skoro o vše se postará trouba. Potřebujete 4 kg švestek 500 g třtinového nebo krupicového cukru 350 ml octa kokosový olej Postup
Patinu hravě zvládnete…
panidomu.cz
Patinu hravě zvládnete…
Nádech starodávna, připomínky dávných časů, punc nedokonalosti… Také chcete, aby váš nábytek, obrázky či dekorace působily jako z dob vaší babičky? Pusťte se do díla! Když se řekne patina, znamená to změnu povrchu způsobenou časem… tedy dlouhodobým vystavením různých vlivů a třeba jen opotřebováním, jak daný předmět často a dlouho používáme. Patina vypovídá o letitosti
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.
Nová kapitola ikonické péče La Prairie
iluxus.cz
Nová kapitola ikonické péče La Prairie
La Prairie otevírá další odvážnou kapitolu své ikonické řady White Caviar. Rozšiřuje signaturní buněčnou vědu a představuje novinku White Caviar Light Infusion Eye Serum – sérum, které přináší novou ú
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