Резонансная передача энергии Фёрстера

Фотохимический механизм передачи энергии

Диаграмма Яблонского FRET с указанием типичных временных рамок. Черная пунктирная линия обозначает виртуальный фотон .

Резонансный перенос энергии Фёрстера ( FRET ), резонансный перенос энергии флуоресценции , резонансный перенос энергии ( RET ) или электронный перенос энергии ( EET ) — это механизм, описывающий перенос энергии между двумя светочувствительными молекулами ( хромофорами ). ^[1] Донорный хромофор, первоначально находящийся в электронном возбужденном состоянии, может передавать энергию акцепторному хромофору посредством безызлучательного диполь-дипольного взаимодействия . ^[2] Эффективность этой передачи энергии обратно пропорциональна шестой степени расстояния между донором и акцептором, что делает FRET чрезвычайно чувствительным к небольшим изменениям расстояния. ^{[3] [4]}

Измерения эффективности FRET можно использовать для определения того, находятся ли два флуорофора на определенном расстоянии друг от друга. ^[5] Такие измерения используются в качестве исследовательского инструмента в таких областях, как биология и химия.

FRET аналогичен общению в ближнем поле , поскольку радиус взаимодействия намного меньше длины волны излучаемого света. В ближней области возбужденный хромофор испускает виртуальный фотон , который мгновенно поглощается принимающим хромофором. Эти виртуальные фотоны невозможно обнаружить, поскольку их существование нарушает сохранение энергии и импульса, и, следовательно, FRET известен как безызлучательный механизм. Квантовые электродинамические расчеты были использованы для определения того, что безызлучательный (FRET) и радиационный перенос энергии являются ближне- и дальнодействующими асимптотами единого механизма. ^{[6] [7] [8]}

Терминология

Мультяшная диаграмма концепции резонансной передачи энергии Фёрстера (FRET).

Резонансный перенос энергии Фёрстера назван в честь немецкого учёного Теодора Фёрстера . ^[9] Когда оба хромофора флуоресцентны, вместо этого часто используется термин «резонансный перенос энергии флуоресценции», хотя на самом деле энергия не переносится флуоресценцией . ^{[10] [11]} Во избежание ошибочной интерпретации явления, которое всегда представляет собой безызлучательную передачу энергии (даже когда она происходит между двумя флуоресцентными хромофорами), название «резонансная передача энергии Фёрстера» предпочтительнее, чем «перенос энергии посредством резонанса флуоресценции». "; однако последний широко используется в научной литературе. ^[12] FRET не ограничивается флуоресценцией и возникает также в связи с фосфоресценцией. ^[10]

Теоретические основы

Эффективность FRET ( ) представляет собой квантовый выход перехода с переносом энергии, т.е. вероятность возникновения события переноса энергии на одно событие возбуждения донора: ^[13] ${\displaystyle E}$

${\displaystyle E={\frac {k_{\text{ET}}}{k_{f}+k_{\text{ET}}+\sum {k_{i}}}},}$

где скорость радиационного распада донора - это скорость передачи энергии и скорости любых других путей снятия возбуждения, исключая передачу энергии другим акцепторам. ^{[14] [15]} ${\displaystyle k_{f}}$ ${\displaystyle k_{\text{ET}}}$ ${\displaystyle k_{i}}$

Эффективность FRET зависит от многих физических параметров ^[16] , которые можно сгруппировать как: 1) расстояние между донором и акцептором (обычно в диапазоне 1–10 нм), 2) спектральное перекрытие спектра излучения донора и спектр поглощения акцептора и 3) взаимная ориентация дипольного момента эмиссии донора и дипольного момента поглощения акцептора.

${\displaystyle E}$зависит от расстояния между донором и акцептором по обратному закону шестой степени из-за механизма диполь-дипольной связи: ${\displaystyle r}$

${\displaystyle E={\frac {1}{1+(r/R_{0})^{6}}}}$

где – расстояние Фёрстера этой пары донора и акцептора, т.е. расстояние, на котором эффективность передачи энергии составляет 50%. ^[14] Расстояние Фёрстера зависит от интеграла перекрытия спектра излучения донора со спектром поглощения акцептора и их взаимной молекулярной ориентации, что выражается следующим уравнением, все в единицах СИ: ^{[17] [18] [19]} ${\displaystyle R_{0}}$

${\displaystyle {R_{0}}^{6}={\frac {2.07}{128\,\pi ^{5}\,N_{A}}}\,{\frac {\kappa ^{2}\,Q_{D}}{n^{4}}}J}$

где – квантовый выход флуоресценции донора в отсутствие акцептора, – фактор ориентации диполя, – показатель преломления среды, – постоянная Авогадро , – интеграл спектрального перекрытия, рассчитываемый как ${\displaystyle Q_{\text{D}}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle N_{\text{A}}}$ ${\displaystyle J}$

${\displaystyle J={\frac {\int f_{\text{D}}(\lambda )\epsilon _{\text{A}}(\lambda )\lambda ^{4}\,d\lambda }{\int f_{\text{D}}(\lambda )\,d\lambda }}=\int {\overline {f_{\text{D}}}}(\lambda )\epsilon _{\text{A}}(\lambda )\lambda ^{4}\,d\lambda ,}$

где – спектр излучения донора, – спектр излучения донора, нормированный на площадь 1, и – молярный коэффициент экстинкции акцептора , обычно получаемый из спектра поглощения. ^[20] Коэффициент ориентации κ определяется выражением ${\displaystyle f_{\text{D}}}$ ${\displaystyle {\overline {f_{\text{D}}}}}$ ${\displaystyle \epsilon _{\text{A}}}$

${\displaystyle \kappa ={\hat {\mu }}_{\text{A}}\cdot {\hat {\mu }}_{\text{D}}-3({\hat {\mu }}_{\text{D}}\cdot {\hat {R}})({\hat {\mu }}_{\text{A}}\cdot {\hat {R}}),}$

где обозначает нормированный дипольный момент перехода соответствующего флуорофора, а обозначает нормированное межфлуорофорное смещение. ^[21] часто предполагается = 2/3. Это значение получается, когда оба красителя свободно вращаются и их можно считать изотропно ориентированными в течение времени жизни возбужденного состояния. Если либо краситель фиксирован, либо не может вращаться, то предположение = 2/3 не будет верным. Однако в большинстве случаев даже небольшая переориентация красителей приводит к достаточному ориентационному усреднению, которое = 2/3 не приводит к большой ошибке в оценке расстояния передачи энергии из-за зависимости от шестой степени . Даже если оно сильно отличается от 2/3, ошибка может быть связана со сдвигом , и, таким образом, определения изменений относительного расстояния для конкретной системы все еще действительны. Флуоресцентные белки не переориентируются за время, превышающее время их флуоресценции. В этом случае 0 ≤ ≤ 4. ^[20] ${\displaystyle {\hat {\mu }}_{i}}$ ${\displaystyle {\hat {R}}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$ ${\displaystyle R_{0}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$ ${\displaystyle R_{0}}$ ${\displaystyle \kappa ^{2}}$

Единицы данных обычно не выражаются в единицах СИ. Использование исходных единиц измерения для расчета расстояния Фёрстера зачастую оказывается более удобным. Например, длина волны часто выражается в единицах нм, а коэффициент экстинкции часто в единицах , где концентрация . полученные из этих единиц будут иметь единицу . Чтобы использовать единицу измерения Å ( ) для , уравнение корректируется следующим образом: ^{[17] [22] [23] [24]} ${\displaystyle M^{-1}cm^{-1}}$ ${\displaystyle M}$ ${\displaystyle mol/L}$ ${\displaystyle J}$ ${\displaystyle M^{-1}cm^{-1}nm^{4}}$ ${\displaystyle 10^{-10}m}$ ${\displaystyle R_{0}}$

${\displaystyle {R_{0}}^{6}=8.785\times 10^{-5}{\frac {\kappa ^{2}\,Q_{D}}{n^{4}}}J}$ (Å ) ${\displaystyle ^{6}}$

Для зависящего от времени анализа FRET вместо этого можно напрямую использовать скорость передачи энергии ( ): ^[17] ${\displaystyle k_{\text{ET}}}$

${\displaystyle k_{\text{ET}}=({\frac {R_{0}}{r}})^{6}\,{\frac {1}{\tau _{D}}}}$

где – время жизни флуоресценции донора в отсутствие акцептора. ${\displaystyle \tau _{D}}$

Эффективность FRET связана с квантовым выходом и временем жизни флуоресценции донорной молекулы следующим образом: ^[25]

${\displaystyle E=1-\tau '_{\text{D}}/\tau _{\text{D}},}$

где и – времена жизни донорной флуоресценции в присутствии и в отсутствие акцептора соответственно, или как ${\displaystyle \tau _{\text{D}}'}$ ${\displaystyle \tau _{\text{D}}}$

${\displaystyle E=1-F_{\text{D}}'/F_{\text{D}},}$

где и – интенсивности флуоресценции донора с акцептором и без него соответственно. ${\displaystyle F_{\text{D}}'}$ ${\displaystyle F_{\text{D}}}$

Экспериментальное подтверждение теории FRET

Обратная зависимость резонансного переноса энергии Фёрстера от расстояния в шестой степени была экспериментально подтверждена Вилчеком , Эдельхохом и Брандом ^[26] с использованием триптофильных пептидов. Страйер , Хаугланд и Игерабид ^{[27] [ 28] также экспериментально продемонстрировали теоретическую зависимость переноса энергии резонанса Фёрстера от интеграла перекрытия ,} используя слитый индолостероид в качестве донора и кетон в качестве акцептора. Расчеты расстояний FRET для некоторых примеров пар красителей можно найти здесь. ^{[22] [24]} Однако множество противоречий специальных экспериментов с теорией наблюдалось в сложных условиях, когда ориентации и квантовые выходы молекул трудно оценить. ^[29]

Методы измерения эффективности FRET

Во флуоресцентной микроскопии , флуоресцентной конфокальной лазерной сканирующей микроскопии , а также в молекулярной биологии FRET является полезным инструментом для количественной оценки молекулярной динамики в биофизике и биохимии , такой как межбелковые взаимодействия, взаимодействия белок- ДНК и конформационные изменения белков. Для контроля образования комплекса между двумя молекулами одну из них метят донором, а другую - акцептором. Эффективность FRET измеряется и используется для выявления взаимодействий между мечеными комплексами. Существует несколько способов измерения эффективности FRET путем мониторинга изменений флуоресценции, излучаемой донором или акцептором. ^[30]

Сенсибилизированное излучение

Одним из методов измерения эффективности FRET является измерение изменения интенсивности излучения акцептора. ^[18] Когда донор и акцептор находятся рядом (1–10 нм) из-за взаимодействия двух молекул, эмиссия акцептора увеличивается из-за межмолекулярного FRET от донора к акцептору. Для мониторинга конформационных изменений белка целевой белок метят донором и акцептором в двух локусах. Когда поворот или изгиб белка приводит к изменению расстояния или относительной ориентации донора и акцептора, наблюдается изменение FRET. Если молекулярное взаимодействие или конформационные изменения белка зависят от связывания лиганда , этот метод FRET применим к флуоресцентным индикаторам для обнаружения лигандов.

Фотоотбеливание ЛАД

Об эффективности FRET также можно судить по скорости фотообесцвечивания донора в присутствии и в отсутствие акцептора. ^[18] Этот метод можно использовать на большинстве флуоресцентных микроскопов; просто направляют возбуждающий свет (частоты, которая будет возбуждать донора, но не акцептора в значительной степени) на образцы с флуорофором-акцептором и без него и отслеживают флуоресценцию донора (обычно отделенную от флуоресценции акцептора с помощью полосового фильтра ) с течением времени. Временной масштаб соответствует фотообесцвечиванию и составляет от секунд до минут, при этом флуоресценция на каждой кривой определяется выражением

${\displaystyle {\text{background}}+{\text{constant}}\cdot e^{-{\text{time}}/\tau _{\text{pb}}},}$

где – постоянная времени затухания фотообесцвечивания и зависит от наличия акцептора или его отсутствия. Поскольку фотообесцвечивание заключается в постоянной инактивации возбужденных флуорофоров, резонансная передача энергии от возбужденного донора к флуорофору-акцептору предотвращает фотообесцвечивание этого донорного флуорофора, и, таким образом, высокая эффективность FRET приводит к увеличению постоянной времени затухания фотообесцвечивания: ${\displaystyle \tau _{\text{pb}}}$

${\displaystyle E=1-\tau _{\text{pb}}/\tau _{\text{pb}}',}$

где и – постоянные времени затухания фотообесцвечивания донора в присутствии и в отсутствие акцептора соответственно. (Обратите внимание, что эта дробь обратна той, которая используется для измерений срока службы). ${\displaystyle \tau _{\text{pb}}'}$ ${\displaystyle \tau _{\text{pb}}}$

Этот метод был предложен Джовином в 1989 году. ^[31] Использование всей кривой точек для извлечения постоянных времени может дать ему преимущества в точности по сравнению с другими методами. Кроме того, тот факт, что измерения времени составляют секунды, а не наносекунды, упрощает измерение времени жизни флуоресценции, а поскольку скорость затухания фотообесцвечивания обычно не зависит от концентрации донора (если только насыщение акцептора не является проблемой), тщательный контроль концентраций, необходимый для определения интенсивности измерения не нужны. Однако важно поддерживать одинаковое освещение для измерений с акцептором и без него, поскольку фотообесцвечивание заметно увеличивается при более интенсивном падающем свете.

Измерения на протяжении всего срока службы

Эффективность FRET также можно определить по изменению времени жизни флуоресценции донора. ^[18] Время жизни донора будет уменьшаться в присутствии акцептора. Измерения времени жизни донора FRET используются во флуоресцентной микроскопии с визуализацией времени жизни (FLIM).

Одномолекулярный FRET (smFRET)

smFRET — это группа методов, использующих различные микроскопические методы для измерения пары донорных и акцепторных флуорофоров, которые возбуждаются и обнаруживаются на уровне одной молекулы. В отличие от «ансамбля FRET» или «объемного FRET», который обеспечивает сигнал FRET большого количества молекул, FRET одной молекулы способен разрешать сигнал FRET каждой отдельной молекулы. Изменение сигнала smFRET полезно для выявления кинетической информации, которую не могут предоставить ансамблевые измерения, особенно когда система находится в равновесии. Также можно наблюдать гетерогенность между различными молекулами. Этот метод применялся во многих измерениях биомолекулярной динамики, такой как сворачивание/разворачивание ДНК/РНК/белков и других конформационных изменений, а также межмолекулярной динамики, такой как реакции, связывание, адсорбция и десорбция, которые особенно полезны в химическом зондировании, биоанализах и биосенсорство.

Флуорофоры, используемые для FRET

Если линкер не поврежден, возбуждение на длине волны поглощения CFP (414 нм) вызывает эмиссию YFP (525 нм) из-за FRET. Если линкер расщепляется протеазой, FRET отменяется и излучение происходит на длине волны CFP (475 нм).

Пары CFP-YFP

Одной из распространенных пар флуорофоров для биологического использования является пара голубой флуоресцентный белок (CFP) – желтый флуоресцентный белок (YFP). ^[32] Оба являются цветовыми вариантами зеленого флуоресцентного белка (GFP). Мечение органическими флуоресцентными красителями требует очистки, химической модификации и внутриклеточной инъекции белка-хозяина. Варианты GFP можно прикрепить к белку-хозяину с помощью генной инженерии , что может оказаться более удобным. Кроме того, в качестве анализа расщепления можно использовать слияние CFP и YFP («тандем-димер»), связанных последовательностью протеазного расщепления. ^[33]

БРЕТ

Ограничением FRET, выполняемого с донорами флуорофоров, является необходимость внешнего освещения для инициирования переноса флуоресценции, что может привести к фоновому шуму в результатах от прямого возбуждения акцептора или к фотообесцвечиванию . Чтобы избежать этого недостатка, был разработан метод биолюминесцентного резонансного переноса энергии (или BRET ). ^{[34] [35]} В этом методе используется биолюминесцентная люцифераза (обычно люцифераза из Renilla reniformis ), а не CFP, для создания первоначального излучения фотонов, совместимого с YFP.

BRET также был реализован с использованием другого фермента люциферазы, полученного из глубоководной креветки Oplophorus gracilirostris . Эта люцифераза меньше (19 кДа) и ярче, чем более часто используемая люцифераза из Renilla reniformis , ^{[36] [37] [38] [39]} и получила название NanoLuc ^[40] или NanoKAZ. ^[41] Promega разработала запатентованный субстрат для NanoLuc, названный фуримазином, ^{[42] [40],} хотя также были опубликованы другие ценные субстраты целентеразина для NanoLuc. ^{[41] [43]} Версия NanoLuc с расщепленным белком, разработанная Promega ^[44], также использовалась в качестве донора BRET в экспериментах по измерению белок-белковых взаимодействий. ^[45]

Гомо-FRET

В общем, «FRET» относится к ситуациям, когда белки-доноры и акцепторы (или «флуорофоры») относятся к двум разным типам. Однако во многих биологических ситуациях исследователям может потребоваться изучить взаимодействия между двумя или более белками одного и того же типа — или даже одним и тем же белком сам с собой, например, если белок сворачивается или образует часть полимерной цепи белков ^{. 46]} или для других вопросов количественного определения в биологических клетках ^[47] или в экспериментах in vitro . ^[48]

Очевидно, что спектральные различия не будут инструментом, используемым для обнаружения и измерения FRET, поскольку и белок-акцептор, и белок-донор излучают свет с одинаковыми длинами волн. Тем не менее, исследователи могут обнаружить различия в поляризации между светом, который возбуждает флуорофоры, и светом, который излучается, с помощью метода, называемого визуализацией анизотропии FRET; уровень количественной анизотропии (разница в поляризации между пучками возбуждения и излучения) становится ориентировочным показателем того, сколько событий FRET произошло. ^[49]

В области нанофотоники FRET может быть вредным, если он направляет экситонную энергию к местам дефектов, но он также важен для сбора заряда в органических и сенсибилизированных квантовыми точками солнечных элементах, и для этого были предложены различные стратегии с поддержкой FRET. различные оптико-электронные устройства. Тогда важно понять, как ведут себя изолированные наноизлучатели, когда они уложены плотным слоем. Нанотромбоциты являются особенно многообещающими кандидатами для сильной диффузии экситонов гомо-FRET из-за их сильной дипольной связи в плоскости и низкого стоксова сдвига. ^[50] Исследование таких одиночных цепочек с помощью флуоресцентной микроскопии показало, что передача энергии посредством FRET между соседними тромбоцитами приводит к диффузии энергии на типичную длину 500 нм (около 80 наноэмиттеров), а время передачи между тромбоцитами составляет порядка 1 пс. . ^[51]

Другие

Различные соединения помимо флуоресцентных белков. ^[52]

Приложения

За последние 25 лет области применения флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET) значительно расширились, и этот метод стал основным во многих биологических и биофизических областях. FRET можно использовать в качестве спектроскопической линейки для измерения расстояний и обнаружения молекулярных взаимодействий в ряде систем, а также находит применение в биологии и биохимии. ^{[28] [53]}

Белки

FRET часто используется для обнаружения и отслеживания взаимодействий между белками. ^{[54] [55] [56] [57]} Кроме того, FRET можно использовать для измерения расстояний между доменами в одном белке путем мечения различных областей белка флуорофорами и измерения эмиссии для определения расстояния. Это дает информацию о конформации белка , включая вторичные структуры и сворачивание белка . ^{[58] [59]} Это распространяется на отслеживание функциональных изменений в структуре белка, таких как конформационные изменения, связанные с активностью миозина . ^[60] При применении in vivo FRET использовался для определения местоположения и взаимодействия клеточных структур, включая интегрины и мембранные белки . ^[61]

Мембраны

FRET можно использовать для наблюдения за текучестью мембран , движением и диспергированием мембранных белков, мембранными липид-белковыми и белок-белковыми взаимодействиями, а также успешным смешиванием различных мембран. ^[62] FRET также используется для изучения формирования и свойств мембранных доменов и липидных рафтов в клеточных мембранах ^[63] и для определения поверхностной плотности мембран. ^[64]

Хемосенсор

Зонд на основе FRET, активирующийся при взаимодействии с Cd2+

Зонды на основе FRET могут обнаруживать присутствие различных молекул: на структуру зонда влияет связывание или активность небольших молекул, которые могут включать или выключать систему FRET. Это часто используется для обнаружения анионов, катионов, небольших незаряженных молекул, а также некоторых более крупных биомакромолекул. Аналогичным образом, системы FRET были разработаны для обнаружения изменений в клеточной среде, вызванных такими факторами, как pH , гипоксия или потенциал митохондриальной мембраны . ^[65]

Сигнальные пути

Другое применение FRET — изучение метаболических или сигнальных путей . ^[66] Например, FRET и BRET использовались в различных экспериментах для характеристики активации рецептора, связанного с G-белком, и последующих механизмов передачи сигналов. ^[67] Другие примеры включают использование FRET для анализа таких разнообразных процессов, как бактериальный хемотаксис ^[68] и активность каспаз при апоптозе . ^[69]

Кинетика сворачивания белков и нуклеотидов

Динамика сворачивания белков, ДНК, РНК и других полимеров измерялась с помощью FRET. Обычно эти системы находятся в состоянии равновесия, кинетика которого скрыта. Однако их можно измерить путем измерения FRET одиночных молекул при правильном размещении акцепторных и донорных красителей на молекулах. Более подробное описание см . в разделе FRET для одиночных молекул .

Другие приложения

Помимо упомянутых ранее распространенных применений, FRET и BRET также эффективны при изучении кинетики биохимических реакций. ^[70] FRET все чаще используется для мониторинга рН-зависимой сборки и разборки и имеет ценное значение при анализе инкапсуляции нуклеиновых кислот . ^{[71] [72] [73] [74]} Этот метод можно использовать для определения факторов, влияющих на различные типы образования наночастиц ^{[75] [76],} а также механизмов и эффектов наномедицин . ^[77]

Другие методы

Другой, но родственный механизм — перенос электронов по Декстеру .

Альтернативным методом обнаружения межбелковой близости является бимолекулярная флуоресцентная комплементация (BiFC), при которой каждая из двух частей флуоресцентного белка слита с другими белками. Когда эти две части встречаются, они образуют флуорофор за время в несколько минут или часов. ^[78]

Смотрите также

• Декстер перенос электронов
• Муфта Фёрстера
• Передача поверхностной энергии
• Перенос энергии флуоресценции с временным разрешением

Рекомендации

1. Ченг ПК (2006). «Формирование контраста в оптической микроскопии». В Поли Дж.Б. (ред.). Справочник по биологической конфокальной микроскопии (3-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 162–206. дои : 10.1007/978-0-387-45524-2_8. ISBN 978-0-387-25921-5.
2. Хелмс V (2008). «Резонансная передача энергии флуоресценции». Принципы вычислительной клеточной биологии . Вайнхайм: Wiley-VCH. п. 202. ИСБН 978-3-527-31555-0.
3. Харрис, округ Колумбия (2010). «Приложения спектрофотометрии». Количественный химический анализ (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Co., стр. 419–44. ISBN 978-1-4292-1815-3.
4. Шнекенбургер, Герберт (27 ноября 2019 г.). «Резонансная передача энергии Фёрстера – чему мы можем научиться и как мы можем это использовать?». Методы и приложения во флуоресценции . 8 (1): 013001. doi :10.1088/2050-6120/ab56e1. ISSN  2050-6120. PMID  31715588. S2CID  207965475.
5. Чжэн Дж (2006). «Количественный анализ флуоресцентного резонансного переноса энергии на основе спектроскопии». В Stockand JD, Шапиро М.С. (ред.). Ионные каналы . Методы молекулярной биологии. Том. 337. Хумана Пресс. стр. 65–77. дои : 10.1385/1-59745-095-2:65. ISBN 978-1-59745-095-9. ПМИД  16929939.
6. Эндрюс Д.Л. (1989). «Единая теория радиационного и безызлучательного переноса молекулярной энергии» (PDF) . Химическая физика . 135 (2): 195–201. Бибкод : 1989CP....135..195A. дои : 10.1016/0301-0104(89)87019-3.
7. Эндрюс Д.Л., Брэдшоу Д.С. (2004). «Виртуальные фотоны, дипольные поля и перенос энергии: квантовый электродинамический подход» (PDF) . Европейский журнал физики . 25 (6): 845–858. дои : 10.1088/0143-0807/25/6/017. S2CID  250845175.
8. Джонс Джорджия, Брэдшоу Д.С. (2019). «Резонансная передача энергии: от фундаментальной теории к недавним приложениям». Границы в физике . 7 : 100. Бибкод :2019FrP.....7..100J. дои : 10.3389/fphy.2019.00100 .
9. Фёрстер Т (1948). «Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz» [Межмолекулярная миграция энергии и флуоресценция]. Аннален дер Физик (на немецком языке). 437 (1–2): 55–75. Бибкод : 1948АнП...437...55Ф. дои : 10.1002/andp.19484370105 .
10. Валер Б, Берберан-Сантос М (2012). «Передача энергии возбуждения». Молекулярная флуоресценция: принципы и применение, 2-е изд . Вайнхайм: Wiley-VCH. стр. 213–261. дои : 10.1002/9783527650002.ch8. ISBN 978-3-527-32837-6.
11. Учебное пособие по микроскопии FRET от Olympus. Архивировано 29 июня 2012 г. на archive.today.
12. Глоссарий терминов, используемых в фотохимии (3-е изд.). ИЮПАК. 2007. с. 340.
13. Моенс П. «Спектроскопия флуоресцентного резонансного переноса энергии». Архивировано из оригинала 26 июля 2016 года . Проверено 14 июля 2012 г.
14. Schaufele F, Демарко I, День RN (2005). «FRET-изображение в широкопольном микроскопе». В Периасами А, День R (ред.). Молекулярная визуализация: FRET-микроскопия и спектроскопия . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 72–94. дои : 10.1016/B978-019517720-6.50013-4. ISBN 978-0-19-517720-6.
15. Ли С., Ли Дж., Хонг С. (август 2010 г.). «Одномолекулярный трехцветный FRET с незначительным спектральным перекрытием и длительным временем наблюдения». ПЛОС ОДИН . 5 (8): е12270. Бибкод : 2010PLoSO...512270L. дои : 10.1371/journal.pone.0012270 . ПМЦ 2924373 . ПМИД  20808851. 
16. К. Кинг; Б. Барбиеллини; Д. Мозер и В. Ренугопалакришнан (2012). «Точно решаемая модель резонансного переноса энергии между молекулами». Физический обзор B . 85 (12): 125106. arXiv : 1108.0935 . Бибкод : 2012PhRvB..85l5106K. doi : 10.1103/PhysRevB.85.125106. S2CID  16938353.
17. Фёрстер Т (1965). «Делокализованное возбуждение и передача возбуждения». В Синаноглу О (ред.). Современная квантовая химия. Стамбульские лекции. Часть III: Действие света и органических кристаллов . Том. 3. Нью-Йорк и Лондон: Академик Пресс. стр. 93–137 . Проверено 22 июня 2011 г.
18. Клегг Р. (2009). «Резонансная передача энергии Фёрстера - FRET: что это такое, зачем это делать и как это делается». В Гаделле Т.В. (ред.). Техники FRET и FLIM . Лабораторные методы в биохимии и молекулярной биологии. Том. 33. Эльзевир. стр. 1–57. дои : 10.1016/S0075-7535(08)00001-6. ISBN 978-0-08-054958-3.
19. http://spie.org/samples/PM194.pdf ^{[ пустой URL-адрес PDF ]}
20. Демченко А.П. (2008). «Методы обнаружения флуоресценции». Введение в зондирование флуоресценции . Дордрехт: Спрингер. стр. 65–118. дои : 10.1007/978-1-4020-9003-5_3. ISBN 978-1-4020-9002-8.
21. ВанДерМеер, Б. Виб (2020). «Каппафобия — это слон в комнате ладов». Методы и приложения во флуоресценции . 8 (3): 030401. Бибкод : 2020MApFl...8c0401V. дои : 10.1088/2050-6120/ab8f87 . ISSN  2050-6120. ПМИД  32362590.
22. «Калькулятор FPbase FRET».
23. Чан Ю.Х., Чен Дж., Варк С.Э., Скилз С.Л., Сон Д.Х., Баттеас Дж.Д. (2009). «Использование узорчатых массивов металлических наночастиц для исследования усиленной плазмоном люминесценции квантовых точек CdSe (подтверждающая информация)». АСУ Нано . 3 (7): 1735–1744. дои : 10.1021/nn900317n. ПМИД  19499906.
24. Ву PG, Брэнд L (1994). «Резонансная передача энергии: методы и приложения». Аналитическая биохимия . 218 (1): 1–13. дои : 10.1006/abio.1994.1134 . ПМИД  8053542.
25. Маджуль I, Цзя Ю, Дуден Р. (2006). «Практическая резонансная передача энергии флуоресценции или молекулярная нанобиоскопия живых клеток». В Поли Дж.Б. (ред.). Справочник по биологической конфокальной микроскопии (3-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 788–808. дои : 10.1007/978-0-387-45524-2_45. ISBN 978-0-387-25921-5.
26. Эдельхох Х., Бранд Л., Вилчек М. (февраль 1967 г.). «Флуоресцентные исследования с триптофиловыми пептидами». Биохимия . 6 (2): 547–59. дои : 10.1021/bi00854a024. ПМИД  6047638.
27. Лакович-младший, изд. (1991). Принципы . Нью-Йорк: Пленум Пресс. п. 172. ИСБН 978-0-306-43875-2.
28. Лакович-младший (1999). Принципы флуоресцентной спектроскопии (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Kluwer Acad./Plenum Publ. стр. 374–443. ISBN 978-0-306-46093-7.
29. Векшин Н.Л. (1997). «Перенос энергии в макромолекулах, SPIE». Векшин Н.Л. (ред.). Фотоника биополимеров . Спрингер.
30. «Протокол передачи энергии резонанса флуоресценции» . Добро пожаловать, Траст. Архивировано из оригинала 17 июля 2013 года . Проверено 24 июня 2012 г.
31. Сёллёси Дж, Александр ДР (2007). «Применение резонансного переноса энергии флуоресценции для исследования фосфатаз». В Клампп С., Криглштейн Дж. (ред.). Протеинфосфатазы . Методы энзимологии. Том. 366. Амстердам: Эльзевир. стр. 203–24. дои : 10.1016/S0076-6879(03)66017-9. ISBN 978-0-12-182269-9. ПМИД  14674251.
32. Периасами А (июль 2001 г.). «Микроскопия флуоресцентного резонансного переноса энергии: мини-обзор» (PDF) . Журнал биомедицинской оптики . 6 (3): 287–91. Бибкод : 2001JBO.....6..287P. дои : 10.1117/1.1383063. PMID  11516318. S2CID  39759478. Архивировано из оригинала (PDF) 10 февраля 2020 г.
33. Нгуен А.В., Догерти PS (март 2005 г.). «Эволюционная оптимизация флуоресцентных белков для внутриклеточного FRET». Природная биотехнология . 23 (3): 355–60. дои : 10.1038/nbt1066. PMID  15696158. S2CID  24202205.
34. Беван Н., Рис С. (2006). «Фармацевтическое применение GFP и RCFP». В Чалфи М., Кейн С.Р. (ред.). Зеленый флуоресцентный белок: свойства, применение и протоколы . Методы биохимического анализа. Том. 47 (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. стр. 361–90. дои : 10.1002/0471739499.ch16. ISBN 978-0-471-73682-0. ПМИД  16335721.
35. Пфлегер К.Д., Эйдне К.А. (март 2006 г.). «Раскрытие информации о белок-белковых взаимодействиях с использованием резонансного переноса энергии биолюминесценции (BRET)». Природные методы . 3 (3): 165–74. дои : 10.1038/nmeth841. PMID  16489332. S2CID  9759741.
36. Мо XL, Луо Ю, Иванов А.А., Су Р, Гавел Дж.Дж., Ли З. и др. (июнь 2016 г.). «Возможность систематического исследования белок-белковых взаимодействий в живых клетках с помощью универсальной биосенсорной платформы со сверхвысокой пропускной способностью». Журнал молекулярно-клеточной биологии . 8 (3): 271–81. doi : 10.1093/jmcb/mjv064. ПМЦ 4937889 . ПМИД  26578655. 
37. Роберс М.Б., Дарт М.Л., Вудруф CC, Зимприх К.А., Киркланд Т.А., Махлейдт Т. и др. (декабрь 2015 г.). «Взаимодействие с мишенью и время пребывания лекарства можно наблюдать в живых клетках с помощью BRET». Природные коммуникации . 6 : 10091. Бибкод : 2015NatCo...610091R. doi : 10.1038/ncomms10091. ПМЦ 4686764 . ПМИД  26631872. 
38. Стоддарт Л.А., Джонстон Э.К., Уил А.Дж., Гулдинг Дж., Роберс М.Б., Махлейдт Т. и др. (июль 2015 г.). «Применение BRET для мониторинга связывания лигандов с GPCR». Природные методы . 12 (7): 661–663. дои : 10.1038/nmeth.3398. ПМЦ 4488387 . ПМИД  26030448. 
39. Махлейдт Т., Вудруф CC, Швинн М.К., Мендес Дж., Роберс М.Б., Циммерман К. и др. (август 2015 г.). «NanoBRET - новая платформа BRET для анализа белок-белковых взаимодействий». АКС Химическая биология . 10 (8): 1797–804. doi : 10.1021/acschembio.5b00143 . ПМИД  26006698.
40. Hall MP, Unch J, Binkowski BF, Valley MP, Butler BL, Wood MG и др. (ноябрь 2012 г.). «Созданный репортер люциферазы из глубоководной креветки с использованием нового имидазопиразинонового субстрата». АКС Химическая биология . 7 (11): 1848–57. дои : 10.1021/cb3002478. ПМК 3501149 . ПМИД  22894855. 
41. Иноуе С., Сато Дж., Сахара-Миура Ю., Ёсида С., Кураката Х., Хосоя Т. (июль 2013 г.). «Аналоги C6-дезоксицелентеразина как эффективный субстрат для реакции люминесценции наноКАЗ: мутированный каталитический компонент люциферазы Oplophorus массой 19 кДа». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 437 (1): 23–8. дои : 10.1016/j.bbrc.2013.06.026. ПМИД  23792095.
42. "Страница продукта NanoLuc" . Архивировано из оригинала 25 декабря 2016 г. Проверено 25 октября 2016 г.
43. Кутан Э.П., Гагно Г., Хервин В., Бааталлах Р., Гоярд С., Джейкоб Ю. и др. (январь 2020 г.). «Профиль биолюминесценции люциферазы NanoKAZ/NanoLuc с использованием химической библиотеки аналогов целентеразина» (PDF) . Химия: Европейский журнал . 26 (4): 948–958. doi : 10.1002/chem.201904844. PMID  31765054. S2CID  208276133.
44. Диксон А.С., Швинн М.К., Холл М.П., ​​Циммерман К., Отто П., Люббен Т.Х. и др. (февраль 2016 г.). «Репортер комплементации NanoLuc, оптимизированный для точного измерения белковых взаимодействий в клетках». АКС Химическая биология . 11 (2): 400–8. дои : 10.1021/acschembio.5b00753 . ПМИД  26569370.
45. Хоар Б.Л., Кокан М., Брюэлл С., Скотт DJ, Батгейт РА (август 2019 г.). «Использование новой метки HiBiT для маркировки рецепторов релаксина на клеточной поверхности для анализа близости BRET». Фармакологические исследования и перспективы . 7 (4): e00513. дои : 10.1002/prp2.513. ПМК 6667744 . ПМИД  31384473. 
46. Готье I, Трамье М, Дюрье С., Коппи Дж., Пансу Р.Б., Николя Дж.К. и др. (июнь 2001 г.). «Гомо-FRET-микроскопия в живых клетках для измерения перехода мономер-димер белков, меченных GFP». Биофизический журнал . 80 (6): 3000–8. Бибкод : 2001BpJ....80.3000G. дои : 10.1016/S0006-3495(01)76265-0. ПМК 1301483 . ПМИД  11371472. 
47. Бадер А.Н., Хофман Э.Г., Воортман Дж., Хенегувен П.М., Герритсен Х.К. (ноябрь 2009 г.). «Визуализация Homo-FRET позволяет количественно определять размеры белковых кластеров с субклеточным разрешением». Биофизический журнал . 97 (9): 2613–22. Бибкод : 2009BpJ....97.2613B. дои : 10.1016/j.bpj.2009.07.059. ПМК 2770629 . ПМИД  19883605. 
48. Хекмайер, Филипп Дж.; Агам, Ганеша; Тиз, Марк Г.; Хойер, Мария; Штеле, Ральф; Лэмб, Дон К.; Лангош, Дитер (июль 2020 г.). «Определение стехиометрии малых белковых олигомеров с использованием стационарной анизотропии флуоресценции». Биофизический журнал . 119 (1): 99–114. Бибкод : 2020BpJ...119...99H. дои : 10.1016/j.bpj.2020.05.025 . ПМЦ 7335908 . ПМИД  32553128. 
49. Градинару CC, Марущак Д.О., Самим М., Крулл У.Дж. (март 2010 г.). «Анизотропия флуоресценции: от одиночных молекул к живым клеткам». Аналитик . 135 (3): 452–9. Бибкод : 2010Ана...135..452Г. дои : 10.1039/b920242k. ПМИД  20174695.
50. Лю, Цзявэнь; Гийменей, Лилиан; Шу, Арно; Мэтр, Аньес; Абекассис, Бенджамин; Кулен, Лоран (21 октября 2020 г.). «Фурье-изображение одиночных самоорганизующихся цепочек и кластеров нанотромбоцитов CdSe показывает внеплоскостный дипольный вклад». АСУ Фотоника . 7 (10): 2825–2833. arXiv : 2008.07610 . doi : 10.1021/acsphotonics.0c01066. S2CID  221150436.
51. Лю, Цзявэнь (21 апреля 2020 г.). «Перенос энергии на большие расстояния в самособранных стопках полупроводниковых нанопластин» (PDF) . Нано-буквы . 20 (5): 3465–3470. Бибкод : 2020NanoL..20.3465L. doi : 10.1021/acs.nanolett.0c00376. PMID  32315197. S2CID  216075288.
52. Ву П, Брэнд L (апрель 1994 г.). «Резонансная передача энергии: методы и приложения». Аналитическая биохимия . 218 (1): 1–13. дои : 10.1006/abio.1994.1134 . ПМИД  8053542.
53. Сабо, Агнес; Сзенди-Сатмари, Тимеа; Сёллёси, Янош; Надь, Питер (07 июля 2020 г.). «Quo vadis FRET? Метод Фёрстера в эпоху сверхразрешения». Методы и приложения во флуоресценции . 8 (3): 032003. Бибкод : 2020MApFl...8c2003S. дои : 10.1088/2050-6120/ab9b72. ISSN  2050-6120. PMID  32521530. S2CID  219588720.
54. Поллок Б.А., Хайм Р. (февраль 1999 г.). «Использование GFP в приложениях на основе FRET». Тенденции в клеточной биологии . 9 (2): 57–60. дои : 10.1016/S0962-8924(98)01434-2. ПМИД  10087619.
55. Ши Ю., Стаутен П.Ф., Пиллаламарри Н., Бариле Л., Розал Р.В., Тейхберг С. и др. (март 2006 г.). «Количественное определение топологических склонностей амилоидогенных пептидов». Биофизическая химия . 120 (1): 55–61. дои : 10.1016/j.bpc.2005.09.015. ПМИД  16288953.
56. Мацумото С., Хаммес Г.Г. (январь 1975 г.). «Перенос энергии флуоресценции между сайтами связывания лиганда аспартат-транскарбамилазы». Биохимия . 14 (2): 214–24. дои : 10.1021/bi00673a004. ПМИД  1091284.
57. Мартин С.Ф., Тэтэм М.Х., Хэй RT, Сэмюэл И.Д. (апрель 2008 г.). «Количественный анализ мультибелковых взаимодействий с использованием FRET: применение к пути SUMO». Белковая наука . 17 (4): 777–84. дои : 10.1110/ps.073369608. ПМК 2271167 . ПМИД  18359863. 
58. Труонг К., Икура М (октябрь 2001 г.). «Использование визуализирующей микроскопии FRET для обнаружения межбелковых взаимодействий и конформационных изменений белков in vivo». Современное мнение в области структурной биологии . 11 (5): 573–8. дои : 10.1016/S0959-440X(00)00249-9. ПМИД  11785758.
59. Чан Ф.К., Сигел Р.М., Захариас Д., Суоффорд Р., Холмс К.Л., Цянь Р.Ю., Ленардо М.Дж. (август 2001 г.). «Анализ флуоресцентного резонансного переноса энергии взаимодействий и передачи сигналов с рецепторами клеточной поверхности с использованием спектральных вариантов зеленого флуоресцентного белка». Цитометрия . 44 (4): 361–8. doi : 10.1002/1097-0320(20010801)44:4<361::AID-CYTO1128>3.0.CO;2-3 . ПМИД  11500853.
60. Ши В.М., Грычинский З., Лакович-младший, Спудич Дж.А. (сентябрь 2000 г.). «Датчик на основе FRET выявляет большие конформационные изменения, вызванные гидролизом АТФ, и три различных состояния молекулярного моторного миозина». Клетка . 102 (5): 683–94. дои : 10.1016/S0092-8674(00)00090-8 . ПМИД  11007486.
61. Секар Р.Б., Периасами А (март 2003 г.). «Микроскопия с помощью флуоресцентной резонансной передачи энергии (FRET) локализации белков живых клеток». Журнал клеточной биологии . 160 (5): 629–33. дои : 10.1083/jcb.200210140. ПМК 2173363 . ПМИД  12615908. 
62. Лура Л.М., Прието М. (15 ноября 2011 г.). «FRET в мембранной биофизике: обзор». Границы в физиологии . 2 : 82. дои : 10.3389/fphys.2011.00082 . ПМК 3216123 . ПМИД  22110442. 
63. Сильвиус-младший, Наби ИР (2006). «Исследование тушения флуоресценции и резонансного переноса энергии липидных микродоменов в модельных и биологических мембранах». Молекулярная мембранная биология . 23 (1): 5–16. дои : 10.1080/09687860500473002 . PMID  16611577. S2CID  34651742.
64. Фунг Б.К., Страйер Л. (ноябрь 1978 г.). «Определение поверхностной плотности в мембранах методом переноса энергии флуоресценции». Биохимия . 17 (24): 5241–8. дои : 10.1021/bi00617a025. ПМИД  728398.
65. Ву Л, Хуан С., Эмери Б.П., Седжвик AC, Булл С.Д., Он XP и др. (август 2020 г.). «Низкомолекулярные сенсоры и агенты визуализации на основе резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET)». Обзоры химического общества . 49 (15): 5110–5139. дои : 10.1039/C9CS00318E. ПМЦ 7408345 . ПМИД  32697225. 
66. Ни Q, Чжан Дж (2010). «Динамическая визуализация клеточной сигнализации». В Эндо I, Нагамуне Т. (ред.). Нано/Микробиотехнология . Том. 119. Спрингер. стр. 79–97. Бибкод : 2010nmb..книга...79N. дои : 10.1007/10_2008_48. ISBN 978-3-642-14946-7. ПМИД  19499207. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
67. Лозе М.Дж., Нубер С., Хоффманн С. (апрель 2012 г.). «Методы резонансной передачи энергии флуоресценции / биолюминесценции для изучения активации и передачи сигналов рецепторов, связанных с G-белком». Фармакологические обзоры . 64 (2): 299–336. дои :10.1124/пр.110.004309. PMID  22407612. S2CID  2042851.
68. Сурджик В., Вакнин А., Симидзу Т.С., Берг ХК (1 января 2007 г.). «Измерение in vivo активности путей бактериального хемотаксиса с помощью FRET». В Саймоне М.И., Крейн БР, Крейн А (ред.). Двухкомпонентные системы сигнализации . Часть Б. Методы энзимологии. Том. 423. Академик Пресс. стр. 365–91. дои : 10.1016/S0076-6879(07)23017-4. ISBN 978-0-12-373852-3. ПМИД  17609141.
69. Ву Ю, Син Д, Луо С, Тан Ю, Чен Ц (апрель 2006 г.). «Обнаружение активации каспазы-3 в отдельных клетках путем резонансного переноса энергии флуоресценции во время апоптоза, индуцированного фотодинамической терапией». Письма о раке . 235 (2): 239–47. doi : 10.1016/j.canlet.2005.04.036. ПМИД  15958279.
70. Лю Ю, Ляо Дж (февраль 2013 г.). «Количественный анализ FRET (резонансный перенос энергии Фёрстера) для определения кинетики протеазы SENP1». Журнал визуализированных экспериментов (72): e4430. дои : 10.3791/4430. ПМЦ 3605757 . ПМИД  23463095. 
71. Сапкота К., Каур А., Мегалатан А., Донко-Мур С., Дхакал С. (август 2019 г.). «Одноэтапное обнаружение фемтомольной ДНК на основе FRET». Датчики . 19 (16): 3495. Бибкод : 2019Senso..19.3495S. дои : 10.3390/s19163495 . ПМК 6719117 . ПМИД  31405068. 
72. Лу К.И., Линь К.В., Сюй Ч., Хо Ю.К., Чуан Э.Ю., Сун Х.В., Ми Флорида (октябрь 2014 г.). «Наноносители с двойной эмиссией и pH-чувствительностью на основе FRET для улучшенной доставки белка через барьер эпителиальных клеток кишечника». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 6 (20): 18275–89. дои : 10.1021/am505441p. ПМИД  25260022.
73. Ян Л., Цуй С., Ван Л., Лэй Дж., Чжан Дж. (июль 2016 г.). «Флуоресцентные наночастицы с двойной оболочкой для самоконтроля высвобождения pH-чувствительных молекул визуализированным способом». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 8 (29): 19084–91. дои : 10.1021/acsami.6b05872. ПМИД  27377369.
74. Хейтц М., Замоло С., Явор С., Реймонд Дж.Л. (июнь 2020 г.). «Флуоресцентные пептидные дендримеры для трансфекции миРНК: отслеживание рН-зависимой агрегации, связывания миРНК и проникновения в клетку» (PDF) . Биоконъюгатная химия . 31 (6): 1671–1684. doi : 10.1021/acs.bioconjchem.0c00231. PMID  32421327. S2CID  218689921.
75. Санчес-Гайтан Б.Л., Фэй Ф., Хак С., Алаарг А., Файад З.А., Перес-Медина С., Малдер В.Дж., Чжао Ю. (март 2017 г.). «Мониторинг образования наночастиц в реальном времени с помощью FRET-визуализации». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 56 (11): 2923–2926. дои : 10.1002/anie.201611288. ПМЦ 5589959 . ПМИД  28112478. 
76. Алаби Калифорния , Лав КТ, Сахай Г, Штуцман Т, Янг В.Т., Лангер Р. , Андерсон Д.Г. (июль 2012 г.). «Зонды siRNA, меченные FRET, для отслеживания сборки и разборки нанокомплексов siRNA». АСУ Нано . 6 (7): 6133–41. дои : 10.1021/nn3013838. ПМК 3404193 . ПМИД  22693946. 
77. Чен Т, Хэ Б, Тао Дж, Хэ Ю, Дэн Х, Ван Х, Чжэн Ю (март 2019 г.). «Применение метода резонансной передачи энергии Фёрстера (FRET) для выяснения внутриклеточной и in vivo биосудьбы нанопрепаратов». Обзоры расширенной доставки лекарств . Разгадка судьбы и клеточной фармакокинетики лекарственных наноносителей in vivo. 143 : 177–205. doi :10.1016/j.addr.2019.04.009. PMID  31201837. S2CID  189898459.
78. Ху С.Д., Чиненов Ю., Керппола Т.К. (апрель 2002 г.). «Визуализация взаимодействий между белками семейства bZIP и Rel в живых клетках с использованием бимолекулярной флуоресцентной комплементации». Молекулярная клетка . 9 (4): 789–98. дои : 10.1016/S1097-2765(02)00496-3 . ПМИД  11983170.

Внешние ссылки

• Эффект FRET в тонкой пленке на YouTube
• FRET Imaging (Учебное пособие Becker & Hickl, веб-сайт)