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
Vůbec první přímý přenos rozmnožování mořských korálů v umělých podmínkách se podařilo zachytit vědcům z londýnského Mordenu. Cílem projektu laboratoře Coral Spawning Lab a společnosti Canon je porozumět životním cyklům těchto organismů klíčových pro udržení ekosystému na planetě a poskytnout informace a nástroje, které umožní je zachránit.   Laboratoř Coral Spawning Lab se zabývá záchranou […]
Lidští rodiče musí podstoupit nemalé oběti, aby si pořídili dítě. V těhotenství ženám rostoucí plod odčerpává živiny a při porodu je může i ohrozit na životě. Oba rodiče pak do dítěte investují nemalé finanční prostředky, svůj čas a často i nervy. V živočišné říši ovšem existují rodiče, kteří do svých potomků investují ještě více.   […]
Na jednom z 3000 m vysokých vrcholků v chilské poušti Atacama se tyčí 74 metrů vysoká ocelová konstrukce. Do pár let se z ní stane největší optický dalekohled světa s průměrem hlavního zrcadla přes 39 metrů.   Málokdo dostal k Vánocům 2023 sofistikovanější dárek než Extrémně velký dalekohled (ELT). Před koncem roku vyslala Evropská jižní observatoř (ESO) na 10 000 km […]
Existuje skupina onemocnění, v 95 % zatím neléčitelných, jimiž celosvětově trpí více lidí, než je pacientů s rakovinou a AIDS dohromady. Přesto jsou nazývána jako vzácná onemocnění, protože na každé z nich připadá jen několik stovek či desítek pacientů.   Vzácných onemocnění je známo okolo 7000 a v ČR jimi trpí půl milionu osob (a […]
reklama
Historie
Fred Astaire: U filmu mu dali nejdřív košem
Elegán s graciézními pohyby tančí ve světle reflektorů. Miláček národa stále hledá partnerku, která mu bude důstojným protějškem. A pak jednoho dne spatří tu pravou. Světový film v tu chvíli získá legendu – duo Ginger a Fred.   Přistěhovalec z Rakouska Fritz Austerlitz (1868–1923) pracuje v pivovaru v americké Nebrasce a se svým životem je docela spokojený. […]
Palác makedonských králů: Navrhl ho autor jednoho z divů světa?
Kráčí s hlavou hrdě vztyčenou. Konečně se dočkal. Po násilné smrti svého otce Filipa II. je Alexandr Makedonský prohlášen králem. Ke slavnostnímu okamžiku přitom dochází v honosném paláci v Aigai, tehdejší metropoli království.   Velkolepé sídlo nechal vystavět už Alexandrův otec Filip II. (asi 382–336 př. n. l.). K dílu snad přizval věhlasného architekta Pythea […]
Galerie krásek: Na zdi se potkaly princezna s dcerou ševce
Za jeho vlády se z bavorského Mnichova stává centrum kultury a umění. Král Ludvík I. miluje malířství, sochařství i architekturu. Je ale také znalcem ženských půvabů a právě největším krasavicím své doby se rozhodne zasvětit celou obrazovou galerii.   Galerie krásek není v éře Ludvíka I. Bavorského (1786–1868) žádnou novinkou. Pyšnili se jimi vládci z […]
Zlato posledního inku nespasilo?
Na čele velkého inky Huayna Capaca se lesknou krůpěje potu. Špatně se mu dýchá, občas blouzní. Horečka ne a ne klesnout. Umírá náhle, pravděpodobně na neštovice nebo jinou nemoc, zavlečenou do Ameriky z Evropy.   Incká říše se po jeho smrti v roce 1527 rozdělí na dvě části – mezi prince Huáscara (asi 1490–1532) a Atahualpu […]
Zajímavosti
Janet Parkerová: Poslední úder pravých neštovic
Je tomu 46 let, kdy v naprosté izolaci zemře poslední oběť pravých neštovic, britská fotografka Janet Parkerová (1938–1978). Stane se tak v době, kdy už mají být minulostí, protože svět po dlouhém boji oslavuje jejich oficiální vymýcení.   Je jí čtyřicet. S manželem Josephem mají dva psy a malý domek na předměstí Birminghamu. Pracuje jako […]
Kuna, kohout, jednorožec: Jak přišly státy ke svým symbolům?
Každá země má svoji vlajku, státní znak, hymnu… a většinou také symbolické zvíře! Jak ale vybrat to pravé?   Ocitli jste se na území dnešního Chorvatska v době středověku a musíte zaplatit daně? Peníze si nechte, platí se tu kunami – stačí je stáhnout z kůže! Kožešina z drobných šelem je natolik výhodným artiklem, že […]
Cesta kostí: Děsivá jízda po nejdelším pohřebišti světa!
Její oficiální označení, tedy R504, nic moc neřekne. Stačí se ovšem zmínit o „Cestě kostí“, jak je kolymská silnice přezdívána, a na povrch se začnou drát hrůzy, které její stavbu provázely. Podepsán pod nimi není nikdo jiný než Josif Vissarionovič Stalin.   Oblasti, kudy vede, se říká ledová poušť. Jde o jedno z nejchladnějších míst […]
Vrať se aneb Příběh bumerangu
Věci vyhazujeme proto, že se jich chceme zbavit, nikoliv aby se nám vrátily zpět. Existuje ale výjimka – už tisíce let lidé s nadějí na návrat vyhazují bumerang!   Když najdou archeologové v 80. letech 20. století v jeskyni Oblazowa v Polsku asi 60 cm dlouhý kus mamutího klu, něco se jim na něm nezdá. […]
Záhady a napětí
Záhada hliněné destičky z Turecka: Jaký rituál ukrývá text psaný neznámým jazykem?
Archeologové během loňských vykopávek v Turecku objevili hliněnou tabulku popsanou dosud neznámým mrtvým jazykem používaným před více než 3000 lety. Z doprovodného textu v chetitštině vyplývá, že tabulka zachycuje nějaký starověký rituál. Podaří se vědcům jazyk rozluštit a dávný rituál přečíst?   „Byl objeven nový indoevropský jazyk.“ Těmito slovy představuje vedoucí archeologických vykopávek Prof. Dr. […]
Mystérium jménem egregory: Jde o naše strážné anděly?
V uplynulých desetiletích se zrodilo mnoho nových esoterických konceptů pracujících s existencí nehmotné energie nebo rovnou bytostí, které žijí mimo dosah našich obyčejných smyslů. Mezi tyto bytosti patří i tajemné egregory. Jde o andělské bytosti, které nad námi bdí, nebo jsou spíš negativní povahy?   Váš život prochází turbulentním obdobím. Právě jste změnili práci a […]
Moře na pobřeží Texasu vyplavuje lahve použité při magických rituálech
Na texaských se plážích se v poslední době začaly objevovat záhadné „čarodějné lahve“, podle všeho jde o relikvie použité při magických rituálech. Velmi často tyto nádoby obsahují lidskou moč, vlasy, odstřižené nehty, rezavé špendlíky a další podivné objekty. Jak se do moře dostaly a k čemu měly sloužit?   Moře občas na pevninu vyplaví lecjaké […]
Tajemný hluk znovu udeřil! Co pronásleduje obyvatele severoirského městečka?
Je to záhada, která trvá už po desetiletí a se kterou si stále nikdo neví rady. Tajemný hluk vycházející z neznámého zdroje a pronásledující lidi z mnoha městeček a měst po celém světě je navíc pořád aktuálním problémem. To dokazuje i dosud nejnovější případ ze severoirského města Omagh. Co přesně trápí tamní obyvatele?   Nad severoirským městečkem, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Olomoucká zajímavost: Vodopád v Bezručových sadech
epochanacestach.cz
Olomoucká zajímavost: Vodopád v Bezručových sadech
Tato olomoucká zajímavost nemá dlouhou historii jako gotické nebo barokní památky, ale za prohlídku určitě také stojí. Vodopád na skále v Bezručových sadech vysoký osm metrů vznikl až v roce 1965 u příležitosti květinové výstavy Flora Olomouc a měl tehdy být jen reklamou na kvalitu vodních čerpadel. Voda v něm cirkuluje v uzavřeném okruhu, jehož součástí je podzemní nádrž,
Sen o americké osadě stál Skoty samostatnost
historyplus.cz
Sen o americké osadě stál Skoty samostatnost
Dlouhá plavba je u konce, lodě zakotvily nedaleko Nového Edinburghu. Skotští kolonisté se těší na svoje krajany, kteří sem připluli už před rokem. Čeká je však obrovské zklamání. Místo vzkvétající osady plné pohody a smíchu je přivítají stovky hrobů…   Skotové by ze své země rádi udělali hospodářskou velmoc. Chtějí – stejně jako Anglie, Nizozemí
Kuře na citronech
nejsemsama.cz
Kuře na citronech
Suroviny: 1 kuře 3 citrony 1 svazek petrželky 2 snítky čerstvého tymiánu 2 snítky rozmarýnu 2 stroužky česneku 2 palice česneku 200 g másla cibule olivový olej sůl, pepř mletý Postup: Kuře omyjte a důkladně osušte. Nastrouhejte kůru z jednoho citronu, nasekejte petrželku, polovinu tymiánu a rozmarýnu, rozdrťte dva stroužky česneku a vše důkladně promíchejte
Omega připomíná sto dní do zahájení Olympijských her
iluxus.cz
Omega připomíná sto dní do zahájení Olympijských her
Už za 100 dní odstartují Olympijské hry 2024 v Paříži a atmosféra se už nyní elektrizuje přípravami a očekáváním. Hodinářská značka Omega, jako oficiální časoměřič her, přichází s novinkou: hodinkami
Co je pravdy na konspirační teorii chemtrails?
enigmaplus.cz
Co je pravdy na konspirační teorii chemtrails?
Příznivci konspiračních teorií jim říkají chemtrails – chemické stopy. Údajně jsou napuštěny chemikáliemi, viry či kovy a mohou mít nejrůznější účely. Pomalé trávení lidstva, šíření nemocí či steriliz
Evropský unikát? Neolitické srdce Orknejí!
epochaplus.cz
Evropský unikát? Neolitické srdce Orknejí!
Starší než Stonehenge a pyramidy v Gíze, zachovalá div ne jako Vesuvem pohřbené Pompeje. Tak se často hovoří o unikátní kamenné neolitické osadě Skara Brae na západním pobřeží orknejského ostrova Mainland.   Žije se tu zhruba mezi lety 3180 př. n. l. až 2500 př. n. l. A nejde o žádné chatrče. Desítka kamenných seskupených
Bolest? Zkuste něco jiného než tabletku
panidomu.cz
Bolest? Zkuste něco jiného než tabletku
Bolesti mají různé příčiny, ale obvykle jen jedno společné řešení – tabletku. Ta ne vždy pomůže, zato při častějších bolestech uškodí především játrům a ledvinám. Proto se vyplatí dát šanci alternativním metodám tišení bolesti. Jak uvidíte, není jich málo. Pomáhá i obyčejný pohyb – a to zejména u nejrozšířenějších typů bolesti, které postihují hlavu nebo
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Nakonec ještě bude Ryška ráda prodavačkou zmrzliny
nasehvezdy.cz
Nakonec ještě bude Ryška ráda prodavačkou zmrzliny
Během natáčení seriálu Zlatá labuť trávila Kristýna Ryška (38) většinu času ve vlaku. Jedna jízda z Rožnova pod Radhoštěm do pražských ateliérů jí zabrala čtyři hodiny – a takto jezdila i dvacetkrát
No řekněte, cožpak může přátelství skončit?
skutecnepribehy.cz
No řekněte, cožpak může přátelství skončit?
Když jsem slavila šedesáté narozeniny, číšník mi přinesl obálku. Ale nebyly tam peníze. Uvnitř se skrýval můj nejkrásnější narozeninový dárek. Celý život jsem neměla kamarádku. Tedy když nepočítám Bohunku, ale o tu jsem přišla. S Bohunkou jsme byly spřízněné duše. Než ta první něco dořekla, ta druhá se tomu už smála, až se za břicho popadala. Bohunku
Ach, ta láska aneb Co se děje s vaším tělem, když jste zamilovaní
21stoleti.cz
Ach, ta láska aneb Co se děje s vaším tělem, když jste zamilovaní
Kdo by nechtěl být zamilovaný, cítit motýly v břiše, neustále myslet na protějšek bez nutnosti spát či jíst. I když zamilovanost netrvá věčně, protože pro tělo je velmi vyčerpávající, přináší řadu zdr
Pikantní tuňáková pomazánka
tisicereceptu.cz
Pikantní tuňáková pomazánka
Nevíte, co si počít s konzervovaným tuňákem? Máme pro vás připravený opravdu chutný recept. Suroviny 1 velká tuňáková konzerva 1 větší červená cibule 2 lžíce citronové šťávy 4 lžíce jogurtu n