Když byla před dvěma lety na stáži v Loschmidtových laboratořích, ještě vůbec netušila, že ji to přivede k přelomovému výzkumu a výhře v soutěži České hlavičky, kategorii GENUS, „Příroda kolem nás“. Dostat se k takovému úspěchu nebylo vůbec jednoduché, skromná studentka je ovšem považuje za „veselou náhodu.“

V rámci Středoškolské odborné činnosti se Tereza Šustrová rozhodla pro stáž v Loschmidtových laboratořích Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, které se zaměřují na proteinové inženýrství a syntetickou biologii. Dostala se pod vedení Martina Marka, jehož tým se zrovna zabýval zkoumáním enzymu zvaného nanoluciferáza, který způsobuje bioluminescenci (záření pocházející z živých organismů). Vyskytuje se například u krevety zvané Oplophorus gracilirostris, která jako svůj obranný mechanismus používá sekret, jež vystříkne v případě ohrožení do okolí a vytvoří tím hru světel, která má predátora zaskočit, a umožnit tak živočichovi uprchnout.

Hlavní složkou takového sekretu je enzym třídy luciferáza s drobným rozměrem (odtud název nanoluciferáza); jež řídí chemickou přeměnu organické molekuly luciferin. A právě tato chemická reakce je doprovázená světélkováním. Ještě donedávna však nebylo známo, na jakém místě, kam a jak se reakce váže – to měl ale tým, kterého byla Tereza součástí, brzy změnit.

Obavy z práce v laboratoři tenkrát 19letá Tereza neměla. „Byla jsem teenager, takže jsem neměla žádný plán a neměla strach z ničeho. Chtěla jsem to prostě zkusit.“ Na čas strávený na tomto místě vzpomíná v dobrém hlavně díky všem lidem, které zde poznala. Velkou výhodu výzkumných stáží totiž vidí i v tom, že se na jednom místě setkají dva světy – profesionálové a úplní začátečníci. „V laborce jste obklopeni lidmi, kteří jsou skvělí, ale už mají za sebou státnice, jsou přece jen o deset let starší a mentálně úplně jinde. Když však potkáte nějakého člověka, který dělá to stejné, co vy, cítí se stejně a je navíc úplně stejně starý, tak je to strašně příjemný pocit.“ Výzkumu se věnovala každou středu, což jí bylo umožněno i díky individuálnímu studijnímu plánu na Jarošce (gymnázium Brno, třída Kapitána Jaroše).

V rámci výzkumu bylo například zapotřebí, aby Tereza prováděla analytickou metodu zvanou rentgenová krystalizace, při které se zkouší nepřeberně mnoho krystalizačních podmínek. “Byl třeba týden, kdy jsem jenom pipetovala – seděla jsem pár hodin v laboratoři a vždycky dělala jen jeden pohyb rukou. Když jsme pipetovali několik tisíc vzorků, bylo z toho jenom nějakých 50 krystalů a z nich byl jen jeden ten, který měl dostatečnou kvalitu na krystalografii.” Pocit z momentu, kdy bylo tajemství nanoluciferázy rozlousknuto, tedy popisuje jako hlavně úlevný. “Chvílemi to vypadalo, že nám to nikdy nevyjde a že to budeme muset dělat celé znovu, což by bylo velmi nemilé.“

Mravenčí práce se ale nakonec vyplatila a na základě tohoto objevu byl vydán článek v prestižním časopise Nature Communications pod názvem Illuminating the mechanism and allosteric behavior of NanoLuc luciferase. Ten má v současnosti přes 14 tisíc přečtení a mezi jeho osmnácti autory je uvedena i Tereza, která se může pyšnit opravdu unikátním milníkem – publikací vědeckého článku už na střední škole.

Kreveta využívající bioluminiscenci ke zmatení predátora, zdroj: Edith Widder

Co vlastně pochopení nanoluciferázy přináší? Tento druh bioluminiscence bude nyní hrát klíčovou roli hlavně ve zdravotnictví; při testování nových léků, studiu exprese genů nebo v nádorové biologii. Světélkování tohoto enzymu pomůže při neinvazivním monitorování buněk nebo virů, jejichž pohyby budeme moct pozorovat v reálném čase a prostoru. „Dá se v podstatě využít v čemkoliv, v čem se uplatňuje světlo. To znamená, že by se dal použít třeba ve fototerapii nebo jako nějaký méně zatěžující zdroj světla.“ Vysvětluje nadaná studentka.

A právě s tímto objevem Tereza zvítězila v roce 2023 v Českých hlavičkách. Celý tento zážitek bere jako skvělou zkušenost, která jí umožnila se setkat se stejně smýšlejícími lidmi. S částí z nich je dodnes v kontaktu a jako skvělý bonus uvádí i to, že měla možnost potkat Daniela Stacha, který jí osobně předal cenu při slavnostním večeru Českých hlaviček.

Tereza si v současnosti plní dětský sen stát se lékařkou na Masarykově univerzitě, kde dál ráda tráví čas v laboratoři. „Teď pracuji s panem Andersonem G. Olivierou na projektu zabývajícím se fotoproteinem alpha-velamin, který jako první objevený fotoprotein emituje zelené světlo místo klasického modrého. Rádi bychom vyřešili jeho strukturu společně se substrátem a zjistili, jaké aminokyseliny jsou klíčové pro změnu emisního maxima proteinu.“ 

A i když si v současné době prochází intenzivním školním tlakem a rozhodla se pro pauzu, ráda by se ponořila do vlastního výzkumu, až popadne dech. “Ráda bych se věnovala nějakému medicínskému bioluminiscenčnímu problému, ale o čem bude, to zatím nevím. Moje základní hypotéza v hlavě je, jak využít bioluminiscenci a luciferázy k léčbě čehokoliv a zároveň bych byla ráda, kdyby to byl pediatrický projekt.”

Autorkou rozhovoru je Veronika Novotná, studentka bakalářského programu Komunikační studia na IKSŽ FSV UK. Děkujeme za spolupráci!