FRET
FRET eli Försterin resonanssienergiansiirto tai fluoresenssi-resonanssi-energiansiirto (engl. Förster resonance energy transfer tai fluorescent resonance energy transfer) on valokemiallinen ilmiö, jossa virittynyt molekyyli siirtää energiansa toiselle, riittävän lähellä olevalle molekyylille.
Nimi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
FRET on saanut nimensä saksalaisen fyysikon Theodor Försterin mukaan. Muotoa fluoresenssi-resonanssi-energiansiirto käytetään runsaasti tieteellisessä kirjallisuudessa, mutta tarkkaan ottaen se kuvaa vain FRET:in erikoistapausta, jossa sekä energiaa luovuttava (donori) että vastaanottava (akseptori) molekyyli ovat fluoresoivia. FRET esiintyy myös muissa yhteyksissä, esim. fosforesenssissa.
Energiansiirto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Virittynyt molekyyli voi siirtää energiansa toiselle molekyylille, jos ne ovat riittävän lähellä toisiaan (~30-60 Å[1]). Kyseessä on säteilemätön (ei-radiatiivinen) siirtymä, jossa ei emittoidu fotonia, vaan energia siirtyy dipoli-dipoli-vuorovaikutuksen kautta[1]. Se voi tapahtua, jos donorin emissiospektri osuu osittain päällekkäin akseptorin absorptiospektrin kanssa. Tällöin kummankin molekyylin vibraatiotilojen väliset energiat ovat käytännössä samat, eli ne ovat resonanssissa.
Energiansiirron nopeutta kuvaa seuraava yhtälö[1]:
missä τD on donorin fluoresenssin elinaika, R0 on Försterin säde eli etäisyys, missä energiansiirron tehokkuus on 50%, ja r on etäisyys donorin ja akseptorin välillä.
Tästä voidaan johtaa yhtälö energiansiirron tehokkuudelle[1], eli sen kvanttisuhteelle E:
Nähdään, että siirron tehokkuus on kääntäen riippuvainen molekyylien välisen etäisyyden kuudenteen potenssiin, eli se heikkenee erittäin nopeasti etäisyyden kasvaessa.
Merkitys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
FRET:illä on monia käyttökohteita solubiologiassa, biokemiassa ja biofysiikassa.
Sitä käytetään usein proteiinien vuorovaikutusten seuraamiseen. FRET soveltuu myös proteiinin rakenneosien välisten etäisyyksien määrittämiseen: proteiinin eri osat leimataan fluoresoivilla molekyyleillä, ja niiden emissioista voidaan määrittää etäisyys. Tätä voidaan käyttää proteiinin konformaation määrittämiseen ja funktionaalisten muutoksien seuraamiseen proteiinin rakenteessa.[2]
FRET soveltuu myös DNA:n ja RNA:n analysoinnissa[3][4]; solukalvojen ja muiden membraanien tutkimiseen[5]; sitä voidaan käyttää kemosensoreissa joilla tarkastellaan solunsisäisiä molekyylejä ja reaktioita[6] sekä tutkia biokemiallisten reaktioiden kinetiikkaa.[7]
Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- ↑ a b c d Joseph R. Lakowicz: Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Edition, s. 13. Springer, 2006. ISBN 978-0387-31278-1. (englanniksi)
- ↑ Lakowicz, s. 444
- ↑ Lakowicz, s. 460
- ↑ "Single-Step FRET-Based Detection of Femtomoles DNA" (August 2019). Sensors 19 (16): 3495. doi: . PMID 31405068.
- ↑ Lakowicz, ss. 462-465
- ↑ "Förster resonance energy transfer (FRET)-based small-molecule sensors and imaging agents" (August 2020). Chemical Society Reviews 49 (15): 5110–5139. doi: . PMID 32697225. PMC:7408345.
- ↑ "Quantitative FRET (Förster Resonance Energy Transfer) analysis for SENP1 protease kinetics determination" (February 2013). Journal of Visualized Experiments (72): e4430. doi: . PMID 23463095.