Podobne revolučnú zmenu, akú kedysi spôsobil vynález žiarovky, by mohol raz priniesť výskum brnenských vedcov z Loschmidtových laboratórií. Na molekulárnej úrovni popísali a objasnili mechanizmus svietenia renily fialovej, morského živočícha. Práve u živočíchov so schopnosťou bioluminiscencie, teda produkcia „studeného“ svetla, by sa ľudstvo mohlo inšpirovať pri hľadaní ciest k udržateľnejšiemu a efektívnejšiemu svieteniu. O výskume informoval odborný časopis Nature Catalysis.
„Luminiscenčné enzýmy by mohli byť používané v našich každodenných životoch, a nielen v laboratóriách, kde sa využívajú bežne. A práve tým, že sme detailne zmapovali bioluminiscenčný proces na molekulárnej úrovni, sme k tomu zase o niekoľko krokov bližšie. Pri svietení žiarovkou sa uvoľňuje teplo, zatiaľ čo luciferázy teplo neuvoľňujú a dokážu energiu veľmi efektívne premeniť na svetlo. Náš objav predstavuje svietiacu revolúciu,“ uviedol v tlačovej správe biológ Martin Marek.
Luciferázy sú enzýmy umožňujúce bioluminiscenciu živočíchov, napríklad svetlušiek. Studené svetlo ale produkujú aj organizmy na dne mora, vrátane renily fialovej.
Brnenskí vedci ukázali, kam a ako sa v molekule enzýmu viaže energeticky bohatý substrát, takzvaný luciferín. Pomocou metód štruktúrnej biológie a spektroskopických meraní zmapovali enzymatickú oxidáciu luciferínu a jeho premenu na energeticky bohatý medziprodukt, po rozpade ktorého dochádza k emisii viditeľného modrého záblesku.
Pri svojej práci metódami proteínového inžinierstva vedci tiež rekonštruovali "„predka“ dnešného enzýmu luciferázy renily fialovej, a tak poodhalili tajomstvo jeho evolúcie. Bola to vraj „hodinárska práca“. „To nám teraz umožní posúvať nové luciferázy ešte ďalej a ich svietenie ešte viac zefektívniť,“ uviedol ďalší z výskumníkov Martin Toul.
Teraz chcú vedci zistiť, ako dlho dokáže enzým svietiť bez prerušenia. Doteraz v laboratórnych podmienkach luciferáza rozsvietila skúmavku na 48 hodín. „Obmedzením tu zostáva naša neznalosť, akým spôsobom živé organizmy syntetizujú energeticky bohatý luciferín. Tak ako jadrový reaktor potrebuje palivo vo forme obohateného uránu, tak aj luciferázy pre svoju prevádzku potrebujú palivo, a tým je práve onen luciferín,“ popísal Marek.
Vedci si osvojili metódy, ako luciferíny syntetizovať chemicky v laboratóriu, ale proces je pre praktické využitie ekonomicky neefektívny. „Musíme odhaliť biosyntetické dráhy vedúce k tvorbe luciferínov a ich recykláciu v bunkách, aby sme boli schopní zostrojiť geneticky kódovaný a energeticky nezávislý zdroj svetla,“ načrtol Marek.
Loschmidtove laboratóriá proteínového inžinierstva spadajú pod centrum RECETOX Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity v Brne.
Ďalšie dôležité správy
