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
Magický útok na keňskou guvernérku: Šlo o pokus ovlivnit volby?
Poblíž domu, který obývá guvernérka keňského regionu Machakos Wavinya Ndeti, byla přistižena čtveřice podezřelých osob vybavených nejrůznějšími okultními pomůckami. Podle policie tu zřejmě plánovali provést magický rituál mířený proti političce. Proč?   Politické strany i jednotliví kandidáti po celém světě využívají nejrůznějších metod k dosažení úspěchu ve volbách, a ne vždy se přitom pohybují v […]
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 […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Kuriózní válka: Trofejí vítězů se stalo dřevěné vědro
epochaplus.cz
Kuriózní válka: Trofejí vítězů se stalo dřevěné vědro
Vypadá to na první pohled jako vtip. Válka kvůli obyčejnému kbelíku, tedy vlastně dřevěnému vědru. Jenže příběh z roku 1325 má reálné historické jádro. A zatímco kbelík se stává legendou, skutečný konflikt mezi italskými městy je mnohem vážnější, složitější a krvavější. Na severu Itálie proti sobě stojí dvě mocenské skupiny: gvelfové a ghibelliniové. Město Bologna
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.
Vyhodila Vlasáková manžela kvůli nevěře?
nasehvezdy.cz
Vyhodila Vlasáková manžela kvůli nevěře?
Rozpadne se opravdu vztah herečky ze seriálu Bratři a sestry Lenky Vlasákové (53) a herce ze seriálu Ulice Jana Dolanského (48)? Není to dlouho, co se nesly tiché zvěsti, zda snad Dolanský nemusí do
Imponující facelift oblíbené vany Kaldewai Puro
iluxus.cz
Imponující facelift oblíbené vany Kaldewai Puro
Oblíbená řada koupacích van Kaldewei Puro vstupuje do nové éry díky modernímu faceliftu. Kaldewei Puro Next vzbuzuje pozornost svým moderním vzhledem, pro který je typický mimořádně štíhlý a přitažliv
Můj starý děda nám vnesl světlo do života
skutecnepribehy.cz
Můj starý děda nám vnesl světlo do života
Provdala jsem se za mladíčka, kterého jsem málo znala. Jeho otec pil a záhy jsem pochopila, že se alkoholismus dost často dědí. Vdávala jsem se, protože jsem musela, tehdy, za našich mladých let, to byl bohužel častý jev. Zpravidla se vzali dva mladí, nezralí, nezkušení lidé, kteří by správně měli ještě dlouho manželství raději odkládat. Jenomže
Znáte cibuli?
panidomu.cz
Znáte cibuli?
Samozřejmě, že ano, vždyť bez cibule se nedá vařit. Ale naše otázka spíš směřuje k tomu, jestli znáte její druhy. Dávno jsou doby, kdy na trhu byla jen jedna, která se používala na všechna jídla. Dnes už si můžete vybrat a je to dobře, protože každý druh se hodí na něco jiného. Pojďme se na ně
Čokoládové muffiny
nejsemsama.cz
Čokoládové muffiny
Vyzkoušejte tyhle malé, pečené dortíky s bohatou čokoládovou chutí. Můžete je také dozdobit kousky čokolády, šlehačkou, čerstvým ovocem cukrářským sypáním apod. Na 12 porcí potřebujete: ✿ 2 vejce ✿ 220 g polohrubé mouky ✿ 2 lžičky kypřicího prášku ✿ 100 g hořké čokolády na vaření ✿ 2 lžíce kakaa ✿ 170 ml kefíru ✿ 130 ml oleje ✿ 100 g cukru krupice
Horor jménem j’ba fofi: Žije v africké divočině gigantický pavouk?
enigmaplus.cz
Horor jménem j’ba fofi: Žije v africké divočině gigantický pavouk?
Sklípkan největší, jak už jeho jméno napovídá, je největším známým druhem pavouka na světě. Ve skrytu konžské džungle ale údajně přežívá tvor, který by i toho nejrozměrnějšího sklípkana strčil hravě d
Velemloci: Králové mezi obojživelníky
21stoleti.cz
Velemloci: Králové mezi obojživelníky
Velemlok čínský je největším obojživelníkem ze všech. Náleží do řádu Urodela, do čeledi velemlokovití. Dobře se s ním mohou seznámit návštěvníci Zoo Praha. V této zoologické zahradě mají tito fascinuj
Generál Hasal: Bránil Beneše, provokoval Sověty
historyplus.cz
Generál Hasal: Bránil Beneše, provokoval Sověty
Jsou hrdinové, o nichž se historie zmiňuje neustále, nebo jejich činy dokonce nějakým způsobem zveličuje. A jsou hrdinové, na které se už pomalu zapomíná. Důvodem však nemusí být neznalost, nýbrž prostá skutečnost, že se tito lidé dopouštěli hrdinských činů v tichosti nebo ve stínu významnějších osob. Generál Antonín Hasal je toho příkladem… Když vypuká první světová
Hrachová polévka
tisicereceptu.cz
Hrachová polévka
Suroviny na 1 porci ½ cibule na kusy 1 g másla 1 stroužek česneku 80 g mraženého hrášku 1 ml plnotučného mléka 1 bílý jogurt (0 % tuku) špetka soli pepř dle chuti 1 g petrželové nati 1 g č
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