Kinesin a dvě molekuly vody

31.3.2010

Mnoho proteinových motorů, jako jsou kinesiny, generuje pohyb spřažením velké konformační změny s vazbou ATP a jeho hydrolýzou. Avšak přímé spojení mezi katalýzou ATP a výraznou strukturní změnou v takových proteinech nebylo prokázáno, částečně proto, že katalytická báze extrahující proton z molekuly vody nebyla známa. V nedávné studii publikované v Journal of Biological Chemistry byla definována krystalická struktura motorové domény lidského kinesinu Eg5 vázaného na nehydrolyzovatelný analog ATP 5´-adenylyl-beta,gama-imidodifosfát čili AMPPNP, čímž se motor zachytil v prehydrolytickém stavu. V tomto stadiu jsou obě štěpící oblasti spojeny solným můstkem, složeným ze dvou molekul vody mezi vnitřním solným můstkem a AMPPNP-gama-fosfátem. To naznačuje, že druhá molekula vody slouží jako obecná báze, sdílející proton s „lytickou“ vodní molekulou. Jde tu o první experimentální detekci katalytické báze ATPázové reakce, což může být mechanismus společný s dalšími NTPázami se zachovaným aktivním místem.

Uhlíkové nanotrubice

30.3.2010
struktura uhlíkových nanotrubic (obr. Institute of Physics)

Novou metodu dělení uhlíkových nanotrubic dle jejich průměrů vyvinul tým prof. Marka Hersama z Northwestern University. Centrifuguje je za přítomnosti povrchově aktivních látek. Na nanotrubice o větším průměru se připojí více molekul povrchově aktivní látky, čímž se váhový rozdíl mezi nanotrubicemi odlišných průměrů zvětší natolik, že se od sebe při centrifugování oddělí.

Již před nějakým časem se ukázalo, že uhlíkové nanotrubice slisované do folií se mohou vlivem elektrického pole hýbat, čímž vytvářejí zvukové vlny. Hodily by se tedy jako materiál pro výrobu reproduktorů. Tým Dr. Mikhaila Kozlova z University of Texas v Dallasu nyní zjistil, že pro přenos signálů je vhodnější laser. Černé uhlíkové nanotrubice pohltí prakticky veškeré světlo, jež na ně dopadne. Je-li záření dostatečně intenzivní, způsobí rychlé změnu tvaru folie. Protože její tloušťka je nepatrná, rychle vychladne, takže snadno převede signál zakódovaný v laserovém paprsku do zvukové podoby. Problémy se elektromagnetickým šumem tu zcela odpadají, takže výsledný zvuk je čistší. Strukturu uhlíkových nanotrubic vidíme na obrázku (obr. Institute of Physics).

Komunikace se spodním prádlem

27.3.2010

Australská společnost Simavita zahajuje rozsáhlé testování svého spodního prádla určeného hlavně pro seniory. Pokud zabudované elektronika zaregistruje nekontrolovaný únik moči, zašle SMS zprávu na nastavené číslo. Včasná reakce sníží náklady péče o inkontinentní pacienty.

Jak se léčí poraněná buňka?

26.3.2010
logo AV ČR

Tisková zpráva AV ČR: Buňky i v tak složitém organismu, jakým je lidské tělo, jsou vystaveny různým atakům. Mezi ně patří například při bakteriální infekci poškození buněčné membrány toxiny. Nejvíce zranitelné jsou buňky, které přichází přímo do kontaktu s vnějším prostředím (kůže, sliznice) a slouží v obraně organismu proti patogenům vnějšího okolí. Poškození plasmatické membrány buňky by mohlo vést k vylití obsahu buňky a k buněčné smrti.

Nemusí k tomu však dojít, protože buňka má účinné mechanismy jak drobná poranění plasmatické membrány vyléčit. K léčbě používá cytoplasmatické váčky, které jsou stále „na skladě" v buněčné cytoplasmě. Při poranění buňky jsou tyto váčky rychle aplikovány na poraněná místa a tím dojde k zacelení buněčného povrchu a k zamezení úniku buněčného obsahu. Jakým způsobem se tyto váčky tvoří, jak jsou heterogenní, jak je jejich tvorba závislá na metabolické aktivitě buňky, co zajistí přenos váčku k místům poškozené membrány? To jsou otázky, které je nutné řešit pro pochopení tak důležitých procesů, jakými jsou imunologické děje a buněčná regenerace.

Vědci z Ústavu molekulární genetiky (ÚMG) AV ČR se dlouhodobě zabývají otázkami aktivace žírných buněk, které jsou zodpovědné za projevy alergických reakcí, astmatu a zánětu. Tyto buňky jsou také součástí obranných mechanismů, kde jsou nasazeny v první linii boje s bakteriemi a jinými patogeny. V těchto střetech může dojít k jejich poškození. Při studiu interakce žírných buněk s bakteriálním toxinem (streptolysinem O) zjistili, že se zvyšující se dávkou streptolysinu se zvyšuje úmrtností buněk v důsledku tvorby děr v plasmatické membráně. Pokud však jsou buňky ovlivněny látkou, která podporuje tvorbu membránových váčků (vakuolinem), frekvence úmrtí buněk je snížena.

Tento proces je závislý na přítomnosti vápníku, který podporuje splývání váčků s plasmatickou membránou. Ne všechny typy žírných buněk jsou stejně citlivé k působení toxinu a schopné úspěšné regenerace buněčného povrchu. Za překvapivé lze považovat zjištění, že regenerace buněčného povrchu poškozeného streptolysinem byla závislá na molekulách, které se uplatní při buněčné aktivaci.

Chemie v kuchyni

26.3.2010

Loni na podzim proběhl na Carnegie Mellon University první sedmitýdenní kurz „Lekce o chemii v kuchyni“. Jeho duchovním otcem je chemik Subha Das, který se zabývá využitím laboratorních postupů při vaření. Z chemického hlediska není jídlo nic jiného než směs chemikálií, takže jeho přípravu můžeme považovat za nejvyšší stupeň empirické aplikované chemie. Pro velký úspěch se kurs bude letos na podzim opakovat.

Vodní elektrárna bez přehrady

24.3.2010
Vodní turbína v montážním závodě, foto Free Flow Power

Americká společnost Free Flow Power připravuje vodní turbíny, které budou vyrábět elektřinu z poamlu tekoucí vody řeky Mississippi, aniž by bylo třeba stavět přehrady. Poblíž města Baton Rouge vyrostou ze dna řeky betonové sloupy, na nichž se budou pomalu otáčet turbíny o průměru 3 m, každá se sedmi listy. Celé zařízení bude ukryto v pouzdru, jež připomíná velký tryskový motor a ze břehu ho neuvidíme ani kousek, celé bude ukryto pod hladinou. Výroba elektřiny začne v roce 2013.

Vylepšení radiokarbonového datování

24.3.2010

Tým emeritního profesora Marvina Roweho z Texas AM University, který působí rovněž na univerzitě v Kataru, přednesl na 239.celonárodním kongresu Americké chemické společnosti vylepšení metody datování pomocí radioaktivního izotopu uhlíku. Doposud bylo třeba z předmětu malý vzorek odebrat, rozložit silnou kyselinou a v uzavřeném prostoru spálit. Ve vzniklém oxidu uhličitém se pak stanovil obsah izotopu uhlíku 13C. Byť potřebný vzorek je vskutku nepatrný, někteří majitelé se přesto zdráhali vztáhnout ruku na své cenné exponáty. Nová metoda využívá plazmatu, s jehož pomocí se potřebný vzorek oxidu uhličitého získá oxidací tenké, okem neviditelné vrstvy po celém povrchu zkoumaného předmětu.

Rekuperační tlumiče

22.3.2010

Po automobilových tlumičích, které vyrábějí elektřinu pomocí turbínky, přes kterou proudí hydraulická kapalina (akademon.cz 12.2.2009), se objevil další typ. Prof. Lei Zuo, Brian Scully, Jurgen Shestani, a Yu Zhou z State University of New York ve Stony Brooku sestrojil tlumič, který vyrábí elektřinu pohybem magnetického jádra v cívce, jež tvoří jeho pružina.

Oznamuje radon zemětřesení?

21.3.2010

Tým nositele Nobelovy ceny za rok 1992 a člena francouzské akademie věd Georgese Charpaka pracuje na levném detektoru, který by měl ověřit hypotézu, že před zemětřesením se z napjaté zemské kůry uvolňuje radon. Stávající radonové detektory jsou příliš nákladné a nespolehlivé, než abychom je mohli rozmístit v přírodě podél puklin v zemské kůře ve stovkách kusů. Charpak rozvíjí svou původní ideu drátěné komory pro detekci částic, za kterou obdržel Nobelovu cenu. V částicové fyzice jde dnes o nejrozšířenější detektor.

akademon.cz 19.11.2011: Tým profesora Raúla A. Baragioly z Virginia School of Engineering zkoumá možnosti předpovědí zemětřesení na základě ozónu O3 unikajícího z puklin zemské kúry. Kromě elektrických výbojů vzniká tento plyn totiž také při drcení hornin vlivem velkých tlaků.

Kdy vznikly eukaryontní buňky?

20.3.2010

Současné tři domény organismů, Bacteria, Archaea a Eukaryota, se liší nejen komplexitou jejich buněk, včetně nepřítomnosti buněčného jádra u prvních dvou, ale také dobou, kdy se na Zemi vyskytovaly, nebo lépe řečeno, v jakých geologických vrstvách byly zjištěny. Obvykle se hovoří o stáří 3,2 miliard let prvních buněk a 1,8 miliardy let buněk eukaryontních. Nyní objevili pracovníci z Belgie, USA a Kanady v oblasti Moodies v jižní Africe mikrostruktury okolo 300 mikrometrů v průměru, které odpovídají buňkám se složitou buněčnou stěnou o stáří 3,1 miliard let. Pečlivá analýza nálezů těchto takzvaných akritarchů vedla k závěru, že může jít o eukaryontní buňky, čímž by se naše názory na jejich vznik na Zemi posunuly o více než miliadu let zpět.

Síla a ničivost zemětřesení

19.3.2010

Zdá se samozřejmé, že čím vyšší hodnota na Richterově stupnici, tím větší bude devastace způsobená zemětřesením. Hraje tu však roli i místo otřesu, jeho zalidnění a infrastruktura dané země. A tak dosud nejsilnější zaznamenané zemětřesení v Chile roku 1960 (magnitudo 9,5) způsobilo smrt „pouhých“ 6000 lidí a to na Aljašce roku 1964 (magnitudo 9,4) dokonce pouhé stovky lidí. Na druhé straně zemětřesení v Messině roku 1908 (magnitudo 7) zabilo přes 80 000 Sicilanů. Nejničivější zemětřesení, při nichž zahynulo přes 200 000 lidí (Haiti 2010, Tangšan 1976, Haiyuan 1920, tsunami v Atjeh 2004) měla magnitudo 7,0, 7,6, 8,3 a 9,0.

Čím se liší bílí koně od tmavých?

18.3.2010

Bílí koně jsou náchylnější k rakovině, ale jejich bílá srst je chrání proti patogenním ovádům. Maďarští vědci zjistili, že ovádi dávali přednost tmavým koním, dokonce 15krát více než bílým. Ukázalo se, že tmaví koně odrážejí polarizované světlo, jež jsou ovádi schopni detegovat. Obyčejná hnědá látka je přitahovala pouze, byla-li pokryta průsvitným polarizujícím plátnem, takže nikoli barva, nýbrž polarizace je tu rozhodující.

Polymer si zapamatuje čtyři různé tvary

17.3.2010

Tao Xie se svým týmem z výzkumného a vývojového centra společnosti General Motors odhalil, že polymer Nafion si dokáže zapamatovat celkem čtyři různé tvary a přecházet mezi nimi změnou teploty. Různé polymery s tvarovou pamětí známe a používáme již desítky let, nicméně až doposud se nepodařilo odhalit žádný, jež by si tolik pamatoval. Nafion, sulfonovaný polytetrafluoretylen, připravili koncem šedesátých let v laboratořích společnosti DuPont.

Mšice jako rostlinné patogeny

16.3.2010
Mšice Myzus persicae, foto Scott Bauer, Wikimedia Commons.

Mnoho patogenů rostlin přenášených hmyzem pozměňuje napadené rostliny tak, aby umožňovaly přenos patogenu z rostliny na rostlinu. Na rozdíl od rostlinných virů, které se nejsnáze přenášejí, když se hmyz, který je přenáší, dlouhodobě živí na rostlině, mozaikový virus okurky, přenášený mšicemi, se účinně přemisťuje, jestliže se mšice rychle přesunují k dalším citlivým rostlinám. Pracovníci pennsylvánské univerzity zkoumali působení viru na tykev Cucurbita pepo za přenosu mšicí broskvoňovou Myzus persicae (viz obr., foto Scott Bauer, Wikimedia Commons ) a mšicí bavlníkovou Aphis gossypii. Ukázalo se, že virus způsobuje uvolňování většího množství těkavých látek, než je tomu u neinfikovaných rostlin, čímž je přitahováno více mšic. Mšice pak putují rychleji z infikovaných rostlin a tím urychlují šíření viru.

Genom válečky Brachypodium

15.3.2010

Genom jednoroční trávy válečky Brachypodium distachyon z čeledi lipnicovitých rostoucí ve Středomoří a Středním východě byl nyní sekvenován a srovnán se známým genomem rýře a čiroku; očekává se sekvenace genomu pšenice a ječmene. Získané informace pomohou při podpoře válečky jako snadno pěstované a geneticky manipulovatelné traviny pro výhledovou tvorbu plodin k získání energie a krmiva.

Přeměna elektrického signálu na spinový

14.3.2010

Japonští fyzikové z Tohoku University, Keio University a FDK Corporation pod vedením Eijiho Saitoha zvládli přeměnu elektrického na spinový signál. Podařilo se jim přenést elektrický signál přes 1 mm izolantu. Dvě platinové elektrody oddělili 1,3 mikrometru silnou vrstvou oxidu železito yttritého Y3Fe5O12. Elektrický signál díky spinovému Hallovu jevu vyvolá zorientování spinů na površích platinové elektrody, Izolant oxid železito yttritý obsahuje nepárové elektrony, jejichž spiny se orientují podle spinů elektronů na přilehlém platinovém povrchu. Sousední nepárové elektrony se zorientují podle nich, a tak se signál šíří až k druhé platinové elektrodě.

Odolné rajče

14.3.2010

Internetový bulletin Svět biotechnologií únor 2010: Vědci vyvíjejí rajčata, která mohou zůstat jako čerstvá více než měsíc. Vlhká, rozměklá a plesnivá rajčata mohou být záležitostí minulosti. Vědci ve Státním ústavu výzkumu genomu rostlin v Indii oznámili, že vyvinuli transgenní rajče, které si může udržet čerstvost a pevnou texturu více než měsíc. Jde o obdobu GM rajčete Flavr Savr schváleného v FDA v USA v roce 1994. Vědci v Indii využili RNA interference, aby potlačili tvorbu alfa-mannosidázy a beta-D-Nacetylhexosaminidázy u zrajícího ovoce.

Tyto enzymy mají „na svědomí“ nežádoucí změny ve zralých plodech. Techniky v současnosti studované by mohly být použity také u banánů, papáji, manga a dalšího ovoce. Daly by se tak snížit posklizňové ztráty, které na ovoci a zelenině v rozvojových zemích představují téměř 50 % produkce.

Osobní létací stroj

14.3.2010
Martin Aircraft Company

Za 75 tisíc USD si u novozélandské společnosti Martin Aircraft Company můžete zakoupit osobní létající přístroj, tvořený dvojící tryskových motorů. Celé zařízení o výkonu 15 kW si připnete na záda obdobně jako batoh, byť se spíše připojíte k němu než ono k vám, protože váží 120 kg. Pohybovat se můžete rychlostí skoro 100 km/hod, vystoupáte do 2.400 m, na jednu nádrž automobilového benzínu o obsahu 15 l doletíte téměř 50 km. K jeho ovládání nemusíte mít pilotní licenci, byť zaškolení se předpokládá. Jednou rukou ovládáte plyn, druhou kormidlujete. Pro všechny případy je součástí výbavy i padák pro seskoky z malých výšek. V letošním roce se společnost chystá vyrobit 500 kusů. Jeho vynálezce Glenn Martin na něm pracoval třicet let.

Pavel Svoboda 14.3.2010: Pokud do toho nezasáhnou příslušné letecké úřady, skončí to krveprolitím. Pohybovat se vzduchem bez pravidel, bez pojištění a bez minimálně přezkoumání duševního zdraví nejde. Alespoň ne dlouho. A to ani při vší úctě k touhám, láskám a přáním. I mě je to líto.

Petr Krákora 15.3.2010: Ačkoli se přístroj nazývá Jetpack, nejedná se o tryskové motory, ale v dýzách umístěné vrtule (ventilátory) s elektromotory poháněnými elektřinou z dvoudobého spalovacího motoru (obsahu 2 l).

Podzemní navigace

13.3.2010

Americká vládní agentura DARPA (akademon.cz 11.10.2005) se snaží iniciovat práce na zhotovení funkčního navigačního systému na základě přirozeně se vyskytujících velmi dlouhých radiových vlnách, které vznikají např. při úderu blesku. Současný GPS funguje jen na zemském povrchu, pokud lze zachytit signál z dostatečného počtu družic. Nicméně americký armáda musí stále častěji operovat v podzemních prostorách. Navigační systém založený na velmi dlouhých radiových vlnách, které pronikají hluboko do pevných a kapalných materiálů, by pod zemí mohl fungovat dobře.

Důraz na genomiku rostlin

13.3.2010
Proso prutnaté, foto Warren Gretz, DOE/NREL.

Internetový bulletin Svět biotechnologií únor 2010: Americká nadace National Science Foundation (NSF) vydala téměř 102 milionů dolarů na podporu výzkumu rostlinného geonomu. Je to nejvyšší suma, kterou kdy NSF použila na výzkumný program od svého založení v roce 1998. Peníze byly použity na vybraných 32 projektů zaměřujících se na hospodářsky důležité plodiny počínaje rýží pěstovanou v západní Africe po topoly určené pro biopaliva.

Největší částku, a sice 10,4 mil USD poskytli na projekt, který by měl pomoci zkompletovat mezinárodní úsilí o sekvenování genomu rajčat. NSF také vybrala projekt na výzkum Switchgrass (Panicum virgatum – proso prutnaté, prérijní rostlina) s částkou více než 4,5 mil. USD, Cílem je zjistit jak tato plodina odpovídá na sucho a další stresy vyplývající ze změn klimatu. Výsledky projektů mají přispět k porozumění genetickým procesům v ekonomicky důležitých rostlinách. Fotografie prosa prutnatého Warren Gretz, DOE/NREL.

Syntézní plyn ze Slunce

12.3.2010

Americká společnost Sundrop Fuels uvádí na trh novou technologii. Pomocí slunečního záření přeměňuje biomasu za vysoké teploty na tzv. syntézní plyn, což je cenná chemická surovina. Jde o již dlouho známé parní reformování (např. akademon.cz 9.7.2009), při němž za vysoké teploty z uhlí nebo uhlík obsahujícího materiálu vzniká působením vodní páry syntézní plyn, směs oxidu uhelnatého a vodíku. Zařízení tvoří reaktor z keramických trubek, kterými proudí biomasa. Nachází se na vrcholu věže. Kolem rozmístěná zrcadla na něj soustřeďují sluneční záření, čímž ho ohřívají.

Genom tisíce let starého obyvatele Grónska

11.3.2010

Skupina 24 vědců z osmi zemí provedla genomovou analýzu přes 4000 let starých vlasů zachovaných ve věčně zmrzlé půdě. Šlo o jedince Sakakské (Saqqaq) kultury v Grónsku, která migrovala ze Sibiře do polární oblasti Nového světa před 5500 lety a byla tak zcela nezávilá na migracích, které vedly před tím k moderním americkým Indiánům a Inuitům. V genomu byly nalezeny markantní rozdíly v polymorfismu jednotlivých nukleotidů, které naznačují, že Sakakové měli suchý ušní maz, hnědé oči, snědou pleť, husté tmavé vlasy a tendenci k holohlavosti.

Sdružení Biotrin versus Greenpeace a jejich Výzva…

10.3.2010

Internetový bulletin Svět biotechnologií únor 2010: Dne 2. března 2010 udělila Evropská komise povolení ke komerčnímu pěstování GM bramboru Amflora. Jedná se o první povolení k pěstování GM plodiny od roku 1998. Tehdy se autorizace pěstování transgenních plodin v Evropě zastavila. Geneticky modifikovaný brambor s názvem Amflora vyvinul německý chemický koncern BASF. Běžný brambor má škrob složen přibližně ze tří čtvrtin amylopektinu (větvený polymer glukosy) a jedné čtvrtiny amylózy (lineární polymer). Transgenní odrůda Amflora obsahuje pouze amylopektin. Organizaci Greenpeace se to nelíbí. Konkrétně její poradkyně Mgr. Magdalena Klimovičová říká:„Je šokující, že jedním z prvních oficiálních úkonů nové Komise je autorizace GM plodiny, která představuje riziko pro životní prostředí a zdraví. U odrůdy Amflora jsou totiž využity selekční markery, které mohou vést k rezistenci na antibiotika neomycin a kanamycin. Uvolnění GM bramboru firmy BASF by tak mohlo přispět ke zvýšení bakteriální rezistence vůči významným lékům na závažné choroby.“ Potud citace. Po udělení povolení Evropskou komisí vyzývá tedy organizace Greenpeace jednotlivé členské státy Unie, aby vůči GM odrůdě Amflora uplatnily národní zákaz.

„Veřejnost by se měla bránit proti ohlupování“ říká prof. RNDr. Jaroslav Drobník, CSc. předseda Sdružení BIOTRIN a emeritní profesor přírodovědecké fakulty UK a dále vysvětluje: „Komise EU schválila k pěstování a jako krmivo odrůdu průmyslového bramboru významnou pro náš venkov. Stala se však cílem agresivní propagandy, která na nás pouští strašidla. Námitky jsou postaveny na ideologických, nikoli faktických podkladech hlásaných tzv experty z Greenpeace. Záminkou pro zákaz pěstování je to, že v buňkách bramboru Amflora je z technických důvodů přítomen gen, který určuje jejich necitlivost k antibiotiku kanamycinu. Jinými slovy hlásají, že tento gen by z bramboru mohl přejít na choroboplodné bakterie, které by pak odolávaly léčbě antibiotiky. Proč je strašení tímto genem nesmysl? Pádné důvody jsou dva. V první řadě gen resistence na kanamycin je obsažen přirozeně v pěti až deseti jedincích ze sta bakterií žijících v ornici. Z půdy se takové bakterie dostávají na plodiny, do vody, do vzduchu a my je běžně jíme. Proto hygienické normy reálně povolují až deset milionů různých půdních bakterií v gramu naší potravy. Z těchto počtů vyplývá, že denně sníme v bakteriích kolem sta milionů genů určujících necitlivost na kanamycín. Druhým důvodem, proč je strašení genem resistence na kanamycin nesmysl je skutečnost, že zatímco přechod genů z bakterie do bakterie je poměrně snadný, přechod genů z rostliny do bakterie ještě nikdo nedokázal, ač se o to mnozí snažili. Nebezpečí přenosu genu z GM bramboru do nějaké choroboplodné bakterie je tedy nereálné. Pro naše bramboráře představuje Amflora vhodnou příležitost, protože po jejím chemickém zpracování se používá jako aviváž v textilním a papírenském průmyslu. Rozvoj škrobáren může být pro venkov také vítaným příspěvkem k tvorbě nových pracovních míst. Čtyřicet předních evropských odborníků vědeckého panelu EFSA a další příslušné orgány EU konstatovaly, že brambor Amfora nepředstavuje žádná rizika pro přírodu, lidi ani zvířata. Doufejme tedy, že česká vládnoucí garnitura ani spotřebitelé nepodlehnou výzvám a nátlaku Greenpeace k národnímu zákazu této GM plodiny ani jiným politickým tlakům. Pro moderní biotechnologie by bylo přínosem, kdyby při novém obsazení funkcí v Evropské Komisi neměla šanci placená anti-GMO kampaň této organizace.

Robot ztracen na moři

10.3.2010
ABE při spouštění do vody (foto Dan Fornari, Woods Hole Oceanographic Institution)

Vědecký robot se potopil u břehů Chile během své 222.plavby. Autonomního ponorného robota ABE zkonstruovali a od roku 2005 využívali vědci z americké Woods Hole Oceanographic Institution. V hloubce 3.000 metrů došlo k implozi jednoho ze dvou plováků a přes několik různých návratových systémů se jeho návrat na hladinu nezdařil.

Nastal čas pro epigenom

10.3.2010

Už v roce 2004 bylo jasné, že sekvence genů různých druhů živočichů si jsou příliš podobné, než aby vysvětlily rozmanitost druhů. Naopak se ukázalo, že epigenetika, popisující změny v expresi genů dané chemickou modifikací DNA a příslušných proteinů může tuto diverzitu vysvětlit. Tato skutečnost vedla k založení Projektu lidského epigenomu a posléze koncem ledna 2010 v Paříži ke vzniku Mezinárodního konsorcia lidského epigenomu (IHEC) s cílem v první fázi deseti let zmapovat okolo tisíce referenčních epigenomů. IHEC nyní získává sponsory pro první fázi výzkumu odhadem na částku 130 milionů dolarů. Zájem o účast projevily už Kanada, Francie, Německo a několik zemí v Asii.

Role kyseliny sírové v atmosféře

10.3.2010
logo AV ČR

Tisková zpráva AV ČR: Aerosoly mají přímý vliv na radiační bilanci Země tím, že odrážejí a absorbují sluneční záření. Hrají také důležitou roli jako kondenzační jádra při tvorbě oblaků. Porozumění těmto procesům je důležité nejen pro fyziku oblaků a atmosférickou chemii, ale i pro modelování změn klimatu. Na rozdíl od skleníkových plynů totiž aerosolové částice atmosféru ochlazují. Atmosférické částice vznikají buď lidskou činností, například spalovacími procesy, nebo přirozenou cestou, například z par produkovaných vegetací. Jedním z nejdůležitějších zdrojů aerosolů v atmosféře je kondenzace.

Velkou neznámou při studiu a předpovědích změn klimatu je v současnosti vznik a role těch nejmenších částic v atmosféře. Obvykle se předpokládá, že se procesu jejich vzniku účastní kyselina sírová. Tato hypotéza však zatím nebyla přímo potvrzena laboratorními měřeními – ta doposud produkovala nespočet rozporuplných výsledků. „Záhadu kyseliny sírové“ se neúspěšně pokoušelo vyřešit už mnoho vědeckých týmů. Až nyní mezinárodní tým s účastí Ústavu chemických procesů Akademie věd ČR prokázal v laboratorních experimentech, že při tvorbě nových částic v atmosféře je kyselina sírová opravdu hlavní složkou. Výsledky výzkumu, na kterém se podíleli: Mikko Sipilä, Torsten Berndt, Tuukka Petäjä, David Brus, Joonas Vanhanen, Frank Stratmann, Johanna Patokoski, Roy L. Mauldin III, Antti-Pekka Hyvärinen, Heikki Lihavainen, Markku Kulhala, byly publikovány v nejnovějším čísle časopisu Science.

Výzkum byl proveden ve dvou různých vědeckých institucích a na dvou různých, k tomuto účelu speciálně zkonstruovaných průtočných komorách. Klíčovou roli v řešení tohoto problému sehrála nově vyvinutá metoda detekce nanočástic, schopná rozpoznat částice dvakrát menší (o velikosti pouhých 1,5 nanometru!) než všechny dosud dostupné metody. Nový přístroj založený na uvedené metodě je navíc schopen přesně změřit nejen počet vzniklých částic, ale také jejich velikostní rozdělení.

V tomto experimentálním výzkumu se také poprvé podařilo zreprodukovat vznik nových částic při koncentracích kyseliny sírové blízkých koncentracím v atmosféře (obvykle milion až deset milionů molekul v krychlovém centimetru). Koncentrace kyseliny sírové byla stanovena stejným způsobem jako při atmosférických měřeních, tedy chemickou ionizační hmotnostní spektrometrií. Bylo zjištěno, že při těchto koncentracích mohou vzniklé částice dosáhnout detekčního limitu existujících čítačů částic za poměrně dlouhou dobu, a to až desítek sekund. To vysvětluje, proč ve dřívějších studiích nebylo možné rychlost nukleace nově vzniklých částic spolehlivě určit.

Polymer vodí teplo

9.3.2010

Tým prof. Ganga Chena z amerického MIT připravil pomalým tažením z taveniny tepelně vodivý polyetylen. Plasty patří mezi špatné vodiče tepla, protože nemají volné elektrony, na rozdíl od kovů, jež elektřinu i teplo vedou dobře. Při tomto způsobu se dlouhé makromolekuly polymeru uspořádají víceméně rovnoběžně. Tímto směrem vedou teplo podstatně lépe než v ostatních. Odvádění tepla jedním směrem by se mohlo uplatnit při chlazení malých zařízení, které se silně ohřívají, jako jsou např. procesory, anebo při získávání tepla ze slunečních kolektorů.

Další krok v poznání příčin některých neurologických a psychiatrických onemocnění

9.3.2010
logo AV ČR

Tisková zpráva AV ČR: Moderní vědecké metody umožňují postupně objasňovat molekulární podstatu mnohých geneticky podmíněných chorob. To je nezbytnou podmínkou pro racionální hledání případných léků či moderních léčebných postupů, ale také prenatální diagnostiky a preventivní medicíny. V poslední době se daří takto poznávat i příčiny některých neurologických a psychiatrických onemocnění, jejichž patogeneze byla neznámá.

Pro normální komunikaci mezi jednotlivými nervovými buňkami je kromě mnoha jiných věcí důležitá i správná struktura a funkce útvarů v kontaktních místech mezi neurony, v synapsích. Ty obsahují řadu bílkovin, včetně stěžejního PSD95, který pomáhá správně umístit ostatní molekuly včetně receptoru pro hlavní excitační přenašeč nervového vzruchu – glutamát. Mutace genu kódujícího protein zvaný IL1RAPL1(Interleukin-1-Receptor Accessory Protein Like 1) způsobují závažné psychiatrické poruchy včetně mentální retardace či autismus.

Spolupráce badatelů z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR a několika italských a francouzských laboratoří vedla nyní k objevu, jaký je vlastně mechanismus fungování proteinu IL1RAPL1 na molekulární úrovni a proč jeho mutace vedou k neurologickým poruchám. Ukazuje se, že jednou z jeho hlavních úloh je regulace správného rozmístění proteinu PSD95, který kontroluje správnou funkci glutamátového receptoru. V důsledku mutací proteinu IL1RAPL1 je tedy porušena glutamatergní signalizace, jež se klinicky projevuje výraznými kognitivními poruchami.

Výsledky tohoto výzkumu mají zatím význam především teoretický (objasnění dosud nerozřešené záhady), ale možná v budoucnu umožní docílit nápravy v porouchané spolupráci těchto molekul účastnících se přenosu informace mezi neurony farmakologicky, nebo postupy moderní molekulární medicíny.

Detektor zachytí jedinou molekulu

8.3.2010

Chemičtí inženýři z amerického MIT vedení Michaelem Stranoem sestrojili z uhlíkových nanotrubic detektor, který zaregistruje jedinou molekulu peroxidu vodíku. Jejich detektor má složit ke sledování peroxidu vodíku při biologických procesech, takže ho tvoří uhlíkové nanotrubice s navázanými fluorescenčními skupinami zabudované v kolagenu. Na něm mají růst buňky, které vědci chtějí tímto způsobem sledovat. Peroxid vodíku na jedné straně sice biologické struktury poškozuje, na druhé straně se v malém množství podílí na přenosu informací na molekulární úrovni. Detekce peroxidů má význam i v boji proti terorismu, protože se stále více šíří používání trhavin založených na peroxidech, které jsou standardními postupy, jež detekují oxidu dusíku, nezjistitelné (akademon.cz 25.3.2008).

Prof.Yael Hanein, Dr.Slava Krylov a Assaf Ya'akobovitz z Telavivské univerzity sestrojili za použití uhlíkové nanotrubice miniaturní akcelerometr.

Týmu prof.Briana Wardla rovněž z MIT se podařilo připravit uhlíkové nanotrubice bez použití dosud nejrozšířenějších kovových katalyzátorů. Zjistili, že oxid zirkoničitý funguje neméně dobře.

akademon.cz 11.9.2010: Stranův tým pokračoval ve svých výzkumech a nyní se mu daří stejnou technologií detekovat pohyb jednotlivých iontů, které jsou mnohem menší než molekuly. Studovali pohyb chloridového aniontu a sodného kationtu, tedy rozpuštěné soli. Takové výzkumy mohou mít velký význam pro vývoj nových technologií pro odsolení mořské vody.

Přenosná hydroelektrárna

7.3.2010
Pouzdro se složenou vodní elektrárničkou (foto Bourne Energy)

Kalifornská společnost Bourne Energy brzy uvede na trh přenosnou vodní elektrárnu. Celé zařízení za 3.000 USD o váze 13 kg se složí do pouzdra, které můžeme nést na zádech jako batoh. Na dvojici lan ho zavěsíme do vodního toku. Dosahuje-li rychlost proudu 2,3 m/s, vyrábí minielektrárna 500 W elektřiny. Dražší vojenská verze o váze 11 kg dosáhne výkonu 600 W.

Savci na Madagaskaru

5.3.2010

Tento ostrov v jihozápadním Indickém oceánu vykazuje velmi specifickou a pozoruhodnou faunu, která je pouze vzdáleně příbuzná se savci v Africe a vyvíjela se zřejmě odděleně po desítky milionů let. Jak se předkové dnešních savců na ostrov dostali, bylo předmětem mnoha debat, od názoru, že byl Mdagaskar spojen pevninou s Afrikou až po přeplutí na přirozených plovoucích vorech. Avšak bylo prokázáno, že suchozemské spojení tehdy neexistovalo a že mořské proudy se pohybují v Mozambickém průlivu naopak od východu na západ. Teprve v roce 2009 bylo prokázáno, že v době předpokládané migrace, před 20 až 60 miliony let, se mořské proudy pohybovaly od západu k východu, a tak lze vysvětlit, že lemuři se dostali na sever Madagaskaru před 50–60 miliony let, bodlíni před 25–45 miliony let, šelmy před 19–26 miliony let a hlodavci před 20–24 miliony let.

Atmosféra exoplanet

4.3.2010

Infračervená spektroskopie z kosmických sond získala údaje o různých molekulách v atmosféře extrasolárnách planet typu horkého Jupitera, totiž o vodě, methanu, oxidu uhličitém a oxidu uhelnatém. Nyní byly získány informace o emisním spektru exoplanety HD 189733b, kde se vyskytuje nečekaný jasný pruh při vlnové délce 3,25 mikrometru. Jde pravděpodobně o fluorescenci danou methanem, podobnou jako v atmosférách planet sluneční soustavy.

Komponenty fotovoltaických článků rostou na poli

3.3.2010
Pokusné políčko s virem nakaženým tabákem (foto US Department of Agriculture)

Vědci z University of California v Berkeley pod vedením Matthew B. Francis modifikovali virus tabákové mozaiky tak, že v buňkách tabáku vytváří svou proteinovou schránku s pravidelně uspořádanými barevnými pigmenty, které jsou shodné s chlorofylem. Po jeho viru a jeho stabilizaci na podložce by pak mohlo být možné získávat elektřinu ze slunečního záření. Jednalo by se vlastně o nový typ fotovoltaického článku, který by mohl být mnohem levnější než dosavadní konstrukce při zachování vysoké účinnosti.

Tým prof.Angely Belcherové z MIT šel jinou cestou. Snaží se získat vodík rovnou fotolýzou vody bez výroby elektřiny. Upravili běžného bakteriofága M13 tak, že obsahuje oxid iridičitý, která katalyzuje uvolňování vodíku z vody. Energii mu k tomu dodá komplex organického cyklického barviva porfyrinu se zinečnatými kationy ze zachyceného slunečního záření.

Mikroorganismy vyrábějící biopaliva

3.3.2010

Rostlinné a živočišné oleje jsou základním materiálem pro výrobu biopaliv, detergentů, rozpouštěděl a mazadel. Zvýšená poptávka a omezená produkce těchto olejů vede ke konkurenci s potravinami a zvyšování jejich cen. Alternativou je tady produkce těchto látek přímo z hojných a obnovitelných zdrojů pomocí fermentace. Pracovníci z několika kalifornských ústavů nyní vyvinuli metodu, kterou modifikovali bakterie Escherichia coli tak, aby produkovaly komplexní biopaliva, tedy lipidní estery a alkoholy, přímo z jednoduchých cukrů. Zpracovali bakterii i pro sekreci hemiceluláz, takže jsou schopny vyrábět potenciální biopaliva přímo z hemicelulosy, což je hlavní složka biomasy rostlin.

Grafen a nitrid boritý

2.3.2010
struktura nitridu boritého NB

V laboratoři prof. Pulickela Ajayana z americké Rice University se podařilo připravit hybridní materiál tvořený jednou monoatomickou vrstvou čistě uhlíkového grafenu, k níž připojili stejně silnou vrstvu rovněž hexagonálního nitridu boritého BN. Vzhledem k tomu, že grafen je vodič, zatímco BN izolant, otevírá se tím cesta k přípravě materiálů, jejichž vodivost může být libovolně nastavena. Praktické využití nového materiálu zatím není příliš jasné, rozhodně však jde o technologicky zajímavý kousek.

akademon.cz 31.3.2012: Brian LeRoy se svými kolegy z University of Arizona zjistil, že pohyb elektronů v grafenu můžeme ovlivňovat pomocí monoatomické hexagonální vrstvy nitridu boritého BN, pokud jsou vůči sobě trochu pootočeny a vytvoří tak novou, rozměrnější hexagonální strukturu. Samotná příprava takového materiálu není snadnou záležitostí.

Lepí i pod vodou

1.3.2010

Larvy i kukly chrostíků až do vylíhnutí žijí ve vodě. Na rozdíl od suchozemských druhů musejí vlákna, která tvoří jejich kukly i schránky larev, dobře přilnout i ve vodě, což není tak snadné. Russell Stewart z University of Utah v Salt Lake City zjistil, že toho dosahují fosforylací molekul aminokyseliny serinu, jež tvoří až 20% materiálu bílkovinných vláken. Za běžných podmínek, v nichž nedospělí chrostíci žijí, nesou fosforylované seriny záporný náboj, který se velmi pevně váže na kladné náboje odlišných aminokyselin ve vláknech. Nových poznatků se možná podaří využít při výrobě nových typů náplastí, fungujících i ve vlhku.

Diskuse/Aktualizace