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.

reklama
Související články
Věda je plná překvapení – a některá jsou poněkud nečekaná. Dánští paleontologové narazili na unikátní zkamenělinu, která na první pohled nevypadá nijak pozoruhodně. Ve vrstvách prastarých usazenin objevili zkamenělé rybí zvratky, které mohou poskytnout nové informace o stravovacích návycích dávných mořských predátorů. Fosilie byla nalezena na jihovýchodě Dánska v oblasti známé svými dobře zachovanými pozůstatky […]
Léčba rakoviny představuje pro pacienty dlouhou a často vyčerpávající cestu plnou nejistoty. Onkologové mají k dispozici několik typů léčebných postupů, které zahrnují chemoterapii, radioterapii nebo cílenou biologickou léčbu… s nečekanými pomocníky.   Každý organismus reaguje na léčbu jinak, a proto výběr správné terapie může být zdlouhavým procesem plným pokusů a omylů. Nový přístup, využívající ryby […]
Vlastně je to pochopitelné: Tmavé barvy pohlcují příliš mnoho tepla ze slunečního záření, což v případě srsti nebo peří může rychle vést k přehřátí těla. Na změnu klimatu tak někteří živočichové reagují tím, že raději nechají své syté barvy vyblednout. Jenže pak je možné, že nebudou mít potomstvo.   Zvířata mají jen omezené možnosti, jak […]
Výzkumníci a experti na výživu hospodářských zvířat přicházejí s převratnou inovací – novými krmnými směsmi obsahujícími adaptogeny. Tyto přírodní látky pomáhají snižovat stres zvířat, posilují jejich imunitu a zlepšují kvalitu masa, mléka i vajec. Vědci z Mendelovy univerzity v Brně ve spolupráci se společností Addicoo Group vyvinuli krmiva obohacená o adaptogeny – rostlinné látky, které […]
reklama
reklama
Historie
Naverbovali Britové do svých služeb skálu?
Čedičová skála, která se tyčí do výšky 175 metrů z vln Karibiku nedaleko hlavního města ostrova Martiniku Fort-de-France, je dlouho jen lahodnou pastvou pro romantické oči.   Své jméno Diamond Rock neboli Diamantová skála dostala podle světelných odrazů, které slunce dokáže vyčarovat na jejích nepravidelných stěnách. Boj o tento přírodní unikát si ale nakonec vyžádá i […]
Osídlil Antarktidu odvážný Nor?
Celý život norský přírodovědec Carsten Borchgrevink směřoval na jih. Z rodné Kristianie, dnešního Osla, se mladík vydává studovat lesnictví do Saska. Jenže studium je pro dobrodružnou povahu mladého Nora příliš nudné.   Sotva školu absolvuje, Carsten Borchgrevink (1864–1934) odpluje do Austrálie…Čtyři roky pendluje kontinentem se zeměměřičskými týmy, až se nakonec přece jen usadí v městečku Bowenfels. […]
Alois Jirásek učil Čechy číst a myslet
Dlouho toužil stát se malířem, ale pak našel smysl života ve psaní. Nakonec se stal tím, kdo českému národu otevřel dokořán okno do jeho vlastní historie.   Rodák z východočeského Hronova Alois Jirásek (1851–1930) pochází ze selského rodu, i když jeho otec Josef (1822–1901) už v rodinné tradici nepokračuje a živí se jako tkadlec a pekař. Navázání na […]
Matka upírala Ludvíkovi XIII. vládu kvůli koktání
Za vyřezávaným stolem se krčí ustrašený chlapec. V ruce svírá pero a kopíruje s ním obrysy písmen. „Levou rukou ne!“ napomene ho rozčileně jeho vychovatel. „Pravou! Musíš psát pravou!“ Princ jen tiše popotáhne. Aby toho nebylo málo, pár týdnů nato začne koktat.   Když je Ludvík XIII. (1601–1643) v říjnu 1614 úředně uznán plnoletým, je mu teprve 13 […]
Zajímavosti
Paříž 1900: Olympiáda plná chaosu
V pořadí druhé novodobé olympijské hry se pořadatelům vymknou z rukou a není nouze o bizarní situace, od závodiště v rozbahněném poli až po facky mezi soupeři.   Zatímco první novodobé olympijské hry, navazující na starověké sportovní hry v řecké Olympii, proběhnou v roce 1896 v Athénách zcela bez problémů, ty druhé o 4 roky […]
Cuketa: Kdy se z ní stane nebezpečný zabiják?
Zelený plod, podobný baňaté okurce, se dnes dá najít na většině českých zahrádkách. V bývalém Československu se přitom masově rozšíří teprve v 80. letech minulého století a podobně je to i ve zbytku světa.   Lze ji nalézt v různých tvarech a velikostech, od klasických válcových až po kulaté, a dokonce i vroubkované odrůdy. Jde […]
Poeta laureatus: Básníci ve službách státu
Celá země se v září roku 2022 noří do smutku, protože přišla o svou milovanou královnu…Zatímco obyčejní lidé začnou nosit květiny a svíčky před Buckinghamský palác, Simon Armitage usedá k bílému papíru – čeká ho jedna z nejtěžších výzev v životě.   Starodávně znějící titul poeta laureatus (oficiální básník) už dnes po světě moc nenajdeme. […]
Synanon: Když se pomoc zvrhne v šílený kult
Američan Charles Dederich je alkoholik. V den třiačtyřicátých narozenin se to v něm zlomí. Přidá se k Anonymním alkoholikům (AA). Ale společná sezení jsou mu málo. Chce udělat víc.   V roce 1958 vezme Charles Dederich (1914–1997) peníze a ze svého bytu v Santa Monice vybuduje centrum pro léčbu závislých. Na rozdíl od AA je mu jedno, čím se […]
Záhady a napětí
Co skrývá jeskyně černého ďábla?
V srdci sibiřské Chakasie, v pohoří Kuzneckij Alatay, se skrývá tajemná jeskyně černého ďábla, která od nepaměti děsí i fascinuje. Místní ji považují za průchod do světa mrtvých, což podporují legendy o krvavých obětech přinášených bohům podsvětí. Staří Chakasové věří, že podzemí skrývá síly, které je nutné usmířit. Speleologové i vědci zde nacházejí stopy starověkých […]
Skotské médium Daniel Dunglas Home: Dokázal levitovat a mluvit s mrtvými?
Daniel Dunglas Home (1833–1886) přichází na svět v Edinburghu ve Skotsku v březnu 1833. Když je mu devět, emigruje se svou tetou do amerického Connecticutu. Během dospívání zjistí, že má neobyčejné schopnosti. V sedmnácti má vizi o smrti své matky, která byla taktéž jasnovidka, po jejím úmrtí se pak tajemné události rozběhnou naplno. Měl Home skutečně […]
Jasnovidec pátrající po ztracené dívce našel lidské ostatky. Patří ale někomu jinému!
V zoufalé snaze najít desítky let pohřešovanou dceru se muž z Maine obrátí na jasnovidku. Informace, které médium následně poskytne, skutečně vedou k odhalení lidských ostatků. Po jejich ohledání však na truchlícího otce čeká další rána. Tělo prý patří někomu jinému! Koho tedy jasnovidka vlastně našla?   Je sobotní večer 10. května 1986 a tehdy […]
Divoká panna Artemis
S bohyněmi Měsíce není snadné pořízení. Tak jako se neustále mění luna na noční obloze, tak nestálé jsou emoce, kterými lunární bohyně doslova prýští. A stejné je to i s překrásnou, ale mstivou bohyní Artemis. Starořecká božská vládkyně lovu Artemis je snem nejen každého dávného Řeka, ale téměř i všech řeckých bohů. Její krása působí […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Chytrá past Kuklové na chlapy?
nasehvezdy.cz
Chytrá past Kuklové na chlapy?
Herečka Michaela Kuklová (56) se se svými fanoušky ráda podělí o mnoho věcí ze svého soukromí. Veřejně se ví, jak statečně se prala s rakovinou. A také že stále nežije v jistotě a má strach, jak to
Nezapomenutelná setkání s divokou přírodou: 5 destinací, které patří na každý bucket list
iluxus.cz
Nezapomenutelná setkání s divokou přírodou: 5 destinací, které patří na každý bucket list
Toužíte zažít neopakovatelné okamžiky v divoké přírodě? Ať už je to pozorování právě vylíhnutých želviček, fascinující velkou migraci nebo dechberoucí plavbu kolem Antarktidy – příroda nabízí nespočet
Magie ženského přátelství
nejsemsama.cz
Magie ženského přátelství
Přátelství je jedním z nejcennějších pokladů v životě. Ať už jde o dlouholetou kamarádku, s níž sdílíte všechny radosti i strasti, nebo o novější vazby, magie přátelství je v našem životě nezbytná. Jak posílit vzájemné pouto? Přátelství je jako rostlina – potřebuje čas, péči a pravidelnou dávku energie. Rituály, které budete vykonávat spolu, mohou pomoci
Zánik východního impéria. Komunismus se hroutil za zvuku kladiv a krumpáčů
epochaplus.cz
Zánik východního impéria. Komunismus se hroutil za zvuku kladiv a krumpáčů
Na počátku stály lákavé ideje o svobodě, rovnosti a sociální spravedlnosti. Jenže záhy se tyto myšlenky přeměnily v jedno z nejděsivějších impérií, jaké historie pamatuje. Sovětský svaz byl po desítky let postrachem pro svobodný svět a jeho dějiny lemovaly miliony mrtvých vlastních občanů i příslušníků jiných států. Tyto dějiny se začaly psát v Petrohradě 7.
Vyměnit zámek dokážete sami
panidomu.cz
Vyměnit zámek dokážete sami
Nedělá se to sice často, ale důvodů k výměně může být víc, například když někdo z rodiny ztratí klíče, když jste se nastěhovali do nového bytu, nebo když chcete lepší zabezpečení. Navíc výměna zámku profesionálem není nejlevnější. A i když se vám to bude zdát složité, krásně to zvládnete sami a ušetříte. Vlastně budete potřebovat
Modré světlo ukázalo poklad
skutecnepribehy.cz
Modré světlo ukázalo poklad
Magická noc odkryla zakopanou truhlu u hřbitova. Čekalo nás ale děsivé setkání s jejím strážcem. Zachránila nás čistá duše? Které dítě není posedlé hledáním pokladů? Většinou z toho naštěstí vyroste. Mému manželovi to ale bohužel vydrželo do dospělých let. Nikdy nepřestal věřit, že nějaký poklad najde. A tak kromě starých domů a podzemních chodeb měl spadeno na tři zříceniny, co v okolí byly.
Děsivá svědectví vojáků z války ve Vietnamu: Viděli jsme bigfoota!
enigmaplus.cz
Děsivá svědectví vojáků z války ve Vietnamu: Viděli jsme bigfoota!
Američtí vojáci jsou ve většině případů muži, které jen tak něco nerozhází. Během války ve Vietnamu prý ale spatří něco, co nažene strach i jim. Podivuhodného dvounohého tvora s dlouhými pažemi, který
Desfoursové: Rod přivedl do Čech nestydatý loupežník
historyplus.cz
Desfoursové: Rod přivedl do Čech nestydatý loupežník
Albrecht z Valdštejna mu příliš nedůvěřoval, považoval ho za nejnestydatějšího loupežníka! Když přijde na lámání chleba, Mikuláš Desfours frýdlantského vévodu skutečně nepodpoří. Raději zachová věrnost císaři, za což bude štědře odměněn. Desfoursové původně žili v Brabantsku (na území Nizozemska), kolem roku 1450 však natrvalo přesídlí do nedalekého Lotrinska (na severovýchodě dnešní Francie). Věrně slouží zdejším
Chřibské vodopády, kterým nestojí nic v cestě!
epochanacestach.cz
Chřibské vodopády, kterým nestojí nic v cestě!
Městečko Chřibská leží už hodně blízko u německých hranic, ale odsunutí na okraj našeho zájmu si rozhodně nezaslouží. Vždyť třeba zdejší výjimečné vodopády jezdí obdivovat turisté z celé republiky. Vodopády si většinou představujeme jako proudy vody, stékající a poskakující po prudkém svahu, často plném balvanů a proláklin, které způsobují pěnění vody. Navštívíme-li pozoruhodné vodopády u městečka
Ricottové lívance s ovocem
tisicereceptu.cz
Ricottové lívance s ovocem
Lívanečky z ricotty jsou úžasně vláčné a křehké a jsou připravené za chvíli. Potřebujete 3 vejce 250 g ricotty 250 ml mléka 120 g hladké mouky 1 lžičku prášku do pečiva máslo nebo ghí javo
Holistický přístup s funkčním stylem
rezidenceonline.cz
Holistický přístup s funkčním stylem
Jedinečný Senses Pool House, který se nachází v nádherném prostředí u Středozemního moře ve Wardanieh asi čtyřicet kilometrů jižně od libanonského Bejrútu, je dokonalou směsicí relaxace a pohody na pozadí velkolepé přírodní scenérie. Pro architekty z Wael Farran Studio celý projekt představoval pořádnou výzvu. Byl koncipován jako rozšíření stávajícího sídla. „V rámci zadání jsme museli
Nová a velice nadějná zbraň v boji s HIV
21stoleti.cz
Nová a velice nadějná zbraň v boji s HIV
Na světě žije asi 40 milionů lidí s nákazou HIV, z toho dvě třetiny v Africe. Moderní léky již umí infekci potlačit, ale nakaženého viru nezbaví. Ročně se jím pak nově nakazí asi milion lidí, přičemž
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