Резонансная передача энергии Фёрстера

Резонансный перенос энергии Фёрстера ( FRET ), флуоресцентный резонансный перенос энергии , резонансный перенос энергии ( RET ) или электронный перенос энергии ( EET ) — это механизм, описывающий перенос энергии между двумя светочувствительными молекулами ( хромофорами ). ^[1] Хромофор-донор, изначально находящийся в электронно-возбужденном состоянии, может передавать энергию хромофору-акцептору посредством безызлучательной диполь-дипольной связи . ^[2] Эффективность этого переноса 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 инструмента исследования в таких областях, как биология и химия.

FRET аналогичен ближнепольной связи, в которой радиус взаимодействия намного меньше длины волны излучаемого света. В ближнепольной области возбужденный хромофор испускает виртуальный фотон , который мгновенно поглощается принимающим хромофором. Эти виртуальные фотоны необнаружимы, поскольку их существование нарушает закон сохранения энергии и импульса, и поэтому FRET известен как безызлучательный механизм. Квантовые электродинамические расчеты были использованы для определения того, что безызлучательный FRET и излучательная передача энергии являются ближне- и дальнедействующими асимптотами единого унифицированного механизма. ^[6]^[7]^[8]

Терминология

Перенос энергии резонанса Фёрстера назван в честь немецкого ученого Теодора Фёрстера . ^[9] Когда оба хромофора флуоресцентны, вместо этого часто используется термин «перенос энергии резонанса флуоресценции», хотя энергия на самом деле не переносится флуоресценцией . [ ^10]^[11] Чтобы избежать ошибочной интерпретации явления, которое всегда является безызлучательным переносом энергии (даже когда происходит между двумя флуоресцентными хромофорами), название «перенос энергии резонанса Фёрстера» предпочтительнее, чем «перенос энергии резонанса флуоресценции»; однако последнее широко используется в научной литературе. ^[12] FRET не ограничивается флуоресценцией и встречается также в связи с фосфоресценцией. ^[10]

Теоретическая основа

Эффективность FRET ( ) представляет собой квантовый выход перехода передачи энергии, т.е. вероятность события передачи энергии, происходящего на одно событие возбуждения донора: ^[13] $E$

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 девозбуждения, исключая передачу энергии другим акцепторам. ^[14]^[15] $k_{f}$ $k_{\text{ET}}$ $k_{i}$

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

$E$ зависит от расстояния между донором и акцептором с обратной зависимостью шестой степени из-за механизма диполь-дипольной связи: $r$

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, как выражается следующим уравнением, все в единицах СИ: ^[17]^[18]^[19] $R_{0}$

R_{0}^{6}={\frac {9\,\log(10)\,\kappa ^{2}\,Q_{D}\,J}{128\,\pi ^{5}\,N_{A}\,n^{4}}}

где — квантовый выход флуоресценции донора в отсутствие акцептора, — фактор ориентации диполя, — показатель преломления среды, — постоянная Авогадро , а — спектральный интеграл перекрытия, вычисляемый как $Q_{\text{D}}$ $\каппа ^{2}$ $n$ $N_{\text{A}}$ $J$

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, нормализованный к площади 1, и — молярный коэффициент экстинкции акцептора , обычно получаемый из спектра поглощения. ^[20] Фактор ориентации $κ$ определяется как $f_{\text{D}}$ ${\overline {f_{\text{D}}}}$ $\epsilon _{\text{A}}$

\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 нормализованный дипольный момент перехода соответствующего флуорофора, а обозначает нормализованное смещение между флуорофорами. ^[21] часто предполагается = 2/3. Это значение получается, когда оба красителя свободно вращаются и могут считаться изотропно ориентированными в течение времени жизни возбужденного состояния. Если какой-либо краситель зафиксирован или не может свободно вращаться, то = 2/3 не будет допустимым предположением. Однако в большинстве случаев даже скромное усреднение ориентации красителей приводит к достаточному ориентационному усреднению, что = 2/3 не приводит к большой ошибке в оценке расстояния переноса энергии из-за зависимости шестой степени от . Даже когда сильно отличается от 2/3, ошибка может быть связана со сдвигом в , и, таким образом, определения изменений относительного расстояния для конкретной системы по-прежнему действительны. Флуоресцентные белки не переориентируются в масштабе времени, который быстрее, чем время жизни их флуоресценции. В этом случае 0 ≤ ≤ 4. ^[20] ${\hat {\mu }}_{i}$ ${\шляпа {R}}$ $\каппа ^{2}$ $\каппа ^{2}$ $\каппа ^{2}$ $R_{0}$ $\каппа ^{2}$ $\каппа ^{2}$ $R_{0}$ $\каппа ^{2}$

Единицы измерения данных обычно не в единицах СИ. Использование исходных единиц для расчета расстояния Фёрстера часто более удобно. Например, длина волны часто измеряется в единицах нм, а коэффициент экстинкции — в единицах , где — концентрация . полученный из этих единиц будет иметь единицу . Чтобы использовать единицу Å ( ) для , уравнение корректируется до ^[17]^[22]^[23]^[24] $М^{-1}см^{-1}$ $М$ $моль/л$ $J$ $М^{-1}см^{-1}нм^{4}$ $10^{-10}м$ $R_{0}$

{R_{0}}^{6}=8,785\times 10^{-5}{\frac {\kappa ^{2}\,Q_{D}}{n^{4}}}Дж

(Å )

^{6}

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

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

где - время жизни флуоресценции донора в отсутствие акцептора. $\тау _{D}$

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

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

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

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

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

Экспериментальное подтверждение теории FRET

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

Методы измерения эффективности FRET

В 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 белок -белковые взаимодействия, белок- ДНК взаимодействия, ДНК-ДНК взаимодействия, ^[30] и конформационные изменения белков. Для мониторинга образования комплекса между двумя молекулами одна из них помечается донором, а другая акцептором. Эффективность FRET измеряется и используется для идентификации взаимодействий между мечеными комплексами. Существует несколько способов измерения эффективности FRET путем мониторинга изменений флуоресценции, испускаемой донором или акцептором. ^[31]

Сенсибилизированное излучение

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

Фотообесцвечивание FRET

Эффективность FRET также может быть выведена из скоростей фотообесцвечивания донора в присутствии и отсутствии акцептора. ^[18] Этот метод может быть выполнен на большинстве флуоресцентных микроскопов; просто светят возбуждающим светом (с частотой, которая будет значительно возбуждать донора, но не акцептор) на образцы с флуорофором акцептора и без него и отслеживают флуоресценцию донора (обычно отделенную от флуоресценции акцептора с помощью полосового фильтра ) с течением времени. Временная шкала соответствует фотообесцвечиванию, которое составляет от секунд до минут, при этом флуоресценция в каждой кривой задается как

{\text{фон}}+{\text{константа}}\cdot e^{-{\text{время}}/\tau _{\text{pb}}},

где - постоянная времени затухания фотообесцвечивания и зависит от того, присутствует ли акцептор или нет. Поскольку фотообесцвечивание заключается в постоянной инактивации возбужденных флуорофоров, резонансный перенос энергии от возбужденного донора к акцепторному флуорофору предотвращает фотообесцвечивание этого донорного флуорофора, и, таким образом, высокая эффективность FRET приводит к более длительной постоянной времени затухания фотообесцвечивания: $\tau _{\text{pb}}$

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 дробь является обратной величиной той, которая используется для измерений времени жизни). $\tau _{\text{pb}}'$ $\tau _{\text{pb}}$

Этот метод был представлен Джовином в 1989 году. ^[32] Использование им всей кривой точек для извлечения временных констант может дать ему преимущества в точности по сравнению с другими методами. Кроме того, тот факт, что измерения времени занимают секунды, а не наносекунды, делает его проще, чем измерения времени жизни флуоресценции, и поскольку скорости затухания фотообесцвечивания обычно не зависят от концентрации донора (если только насыщение акцептора не является проблемой), тщательный контроль концентраций, необходимых для измерений интенсивности, не требуется. Однако важно поддерживать одинаковое освещение для измерений с акцептором и без него, поскольку фотообесцвечивание заметно увеличивается при более интенсивном падающем свете.

Измерения продолжительности жизни

Эффективность FRET также может быть определена из изменения времени жизни флуоресценции донора. ^[18] Время жизни донора будет уменьшаться в присутствии акцептора. Измерения времени жизни FRET-донора используются в микроскопии изображений с временем жизни флуоресценции (FLIM).

Одиночная молекула FRET (smFRET)

smFRET — это группа методов, использующих различные микроскопические методы для измерения пары донорных и акцепторных флуорофоров, которые возбуждаются и обнаруживаются на уровне отдельной молекулы. В отличие от «ансамблевого FRET» или «объемного FRET», который обеспечивает сигнал FRET большого количества молекул, одиночный молекулярный FRET способен разрешить сигнал FRET каждой отдельной молекулы. Изменение сигнала smFRET полезно для выявления кинетической информации, которую ансамблевое измерение не может предоставить, особенно когда система находится в равновесии. Также можно наблюдать гетерогенность среди различных молекул. Этот метод применялся во многих измерениях биомолекулярной динамики, такой как сворачивание/разворачивание ДНК/РНК/белка и другие конформационные изменения, а также межмолекулярной динамики, такой как реакция, связывание, адсорбция и десорбция, которые особенно полезны в химическом зондировании, биопробах и биосенсорике.

Флуорофоры, используемые для FRET

Пары CFP-YFP

Одной из распространенных пар флуорофоров для биологического использования является пара голубой флуоресцентный белок (CFP) – желтый флуоресцентный белок (YFP). ^[33] Оба являются цветными вариантами зеленого флуоресцентного белка (GFP). Маркировка органическими флуоресцентными красителями требует очистки, химической модификации и внутриклеточной инъекции белка-хозяина. Варианты GFP могут быть присоединены к белку-хозяину с помощью генной инженерии , что может быть более удобным. Кроме того, слияние CFP и YFP («тандем-димер»), связанное последовательностью расщепления протеазы , может использоваться в качестве анализа расщепления. ^[34]

БРЕТ

Ограничением FRET, выполняемого с донорами флуорофора, 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 биолюминесцентный резонансный перенос энергии (или BRET). ^[35]^[36] Этот метод использует биолюминесцентную люциферазу (обычно люциферазу из Renilla reniformis ) вместо CFP для получения начальной эмиссии фотонов, совместимой с YFP.

BRET также был реализован с использованием другого фермента люциферазы, разработанного из глубоководной креветки Oplophorus gracilirostris . Эта люцифераза меньше (19 кДа) и ярче, чем более часто используемая люцифераза из Renilla reniformis , ^[37]^[38]^[39]^[40] и была названа NanoLuc ^[41] или NanoKAZ. ^[42] Promega разработала запатентованный субстрат для NanoLuc под названием фуримазин, ^[43]^[41] хотя другие ценные субстраты целентеразина для NanoLuc также были опубликованы. ^[42]^[44] Версия NanoLuc с расщепленным белком, разработанная Promega ^[45], также использовалась в качестве донора BRET в экспериментах по измерению белок-белковых взаимодействий. ^[46]

Гомо-FRET

В целом, «FRET» относится к ситуациям, когда донорные и акцепторные белки (или «флуорофоры») относятся к двум разным типам. Однако во многих биологических ситуациях исследователям может потребоваться изучить взаимодействия между двумя или более белками одного типа — или даже одного белка с самим собой, например, если белок сворачивается или образует часть полимерной цепи белков ^[47] или для других вопросов количественной оценки в биологических клетках ^[48] или экспериментов in vitro^{. [49]}

Очевидно, спектральные различия не будут инструментом, используемым для обнаружения и измерения FRET, поскольку и акцепторный, и донорный белок излучают свет с одинаковыми длинами волн. Тем не менее, исследователи могут обнаружить различия в поляризации между светом, который возбуждает флуорофоры, и светом, который испускается, в технике, называемой визуализацией анизотропии FRET; уровень количественной анизотропии (разница в поляризации между возбуждающими и испускаемыми лучами) затем становится показательным руководством по тому, сколько событий FRET произошло. ^[50]

В области нанофотоники FRET может быть вредным, если он направляет экситонную энергию в дефектные места, но он также необходим для сбора заряда в органических и квантово-точечных сенсибилизированных солнечных элементах, и были предложены различные стратегии с использованием FRET для различных оптоэлектронных устройств. Затем важно понять, как ведут себя изолированные наноизлучатели, когда они уложены в плотный слой. Нанопластины являются особенно перспективными кандидатами для сильной гомо-FRET экситонной диффузии из-за их сильной дипольной связи в плоскости и низкого сдвига Стокса. ^[51] Исследование флуоресцентной микроскопии таких одиночных цепей показало, что перенос энергии посредством FRET между соседними пластинами приводит к диффузии энергии на типичной длине 500 нм (около 80 наноизлучателей), а время переноса между пластинами составляет порядка 1 пс. ^[52]

Другие

Различные соединения, помимо флуоресцентных белков. ^[53]

Приложения

Применение флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET) значительно расширилось за последние 25 лет, и эта техника стала основным инструментом во многих биологических и биофизических областях. FRET можно использовать в качестве спектроскопической линейки для измерения расстояния и обнаружения молекулярных взаимодействий в ряде систем, и она имеет применение в биологии и биохимии. ^[28]^[54]

Белки

FRET часто используется для обнаружения и отслеживания взаимодействий между белками. ^[55]^[56]^[57]^[58] Кроме того, FRET можно использовать для измерения расстояний между доменами в одном белке, помечая различные области белка флуорофорами и измеряя эмиссию для определения расстояния. Это дает информацию о конформации белка , включая вторичные структуры и сворачивание белка . ^[59]^[60] Это распространяется на отслеживание функциональных изменений в структуре белка, таких как конформационные изменения, связанные с активностью миозина . ^[61] Применяемый in vivo, FRET использовался для обнаружения местоположения и взаимодействия клеточных структур, включая интегрины и мембранные белки . ^[62]

Мембраны

FRET можно использовать для наблюдения за текучестью мембран , движением и дисперсией мембранных белков, липидно-белковыми и белок-белковыми взаимодействиями мембран и успешным смешиванием различных мембран. ^[63] FRET также используется для изучения формирования и свойств мембранных доменов и липидных рафтов в клеточных мембранах ^[64] и для определения поверхностной плотности в мембранах. ^[65]

Хемосенсор

Зонды на основе FRET могут обнаруживать присутствие различных молекул: структура зонда зависит от связывания или активности малых молекул, что может включать или выключать систему FRET. Это часто используется для обнаружения анионов, катионов, небольших незаряженных молекул и некоторых более крупных биомакромолекул. Аналогичным образом, системы FRET были разработаны для обнаружения изменений в клеточной среде из-за таких факторов, как pH , гипоксия или потенциал митохондриальной мембраны . ^[66]

Сигнальные пути

Другое применение FRET — изучение метаболических или сигнальных путей . ^[67] Например, FRET и BRET использовались в различных экспериментах для характеристики активации рецепторов, связанных с G-белком , и последующих сигнальных механизмов. ^[68] Другие примеры включают использование FRET для анализа таких разнообразных процессов, как бактериальный хемотаксис ^[69] и активность каспазы при апоптозе . ^[70]

Кинетика сворачивания белков и нуклеотидов

Динамика сворачивания белков, ДНК, РНК и других полимеров измерялась с помощью FRET. Обычно эти системы находятся в равновесии, кинетика которого скрыта. Однако их можно измерить, измеряя FRET одной молекулы с правильным размещением акцепторных и донорных красителей на молекулах. Более подробное описание см. в разделе FRET одной молекулы .

Другие приложения

В дополнение к общим применениям, упомянутым ранее, FRET и BRET также эффективны в изучении кинетики биохимических реакций. ^[71] FRET все чаще используется для мониторинга сборки и разборки, зависящих от pH, и является ценным в анализе инкапсуляции нуклеиновых кислот . ^[72]^[73]^[74]^[75] Этот метод может быть использован для определения факторов, влияющих на различные типы образования наночастиц ^[76]^[77], а также механизмов и эффектов наномедицины . ^[78]

Другие методы

Другой, но родственный механизм — это перенос электронов по Декстеру .

Альтернативным методом обнаружения близости белок-белок является бимолекулярная флуоресцентная комплементация (BiFC), где две части флуоресцентного белка сливаются с другими белками. Когда эти две части встречаются, они образуют флуорофор на временной шкале минут или часов. ^[79]

Смотрите также

Ссылки

^ Cheng PC (2006). «Формирование контраста в оптической микроскопии». В Pawley JB (ред.). Справочник по биологической конфокальной микроскопии (3-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer. стр. 162–206. doi :10.1007/978-0-387-45524-2_8. ISBN 978-0-387-25921-5.
^ Helms V (2008). "Fluorescence Resonance Energy Transfer". Принципы вычислительной клеточной биологии . Weinheim: Wiley-VCH. стр. 202. ISBN 978-3-527-31555-0.
^ Harris DC (2010). «Применение спектрофотометрии». Количественный химический анализ (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Co. стр. 419–44. ISBN 978-1-4292-1815-3.
^ Шнекенбургер, Герберт (27.11.2019). «Резонансный перенос энергии Фёрстера — чему мы можем научиться и как мы можем это использовать?». Методы и применение во флуоресценции . 8 (1): 013001. doi :10.1088/2050-6120/ab56e1. ISSN 2050-6120. PMID 31715588. S2CID 207965475.
^ Zheng J (2006). "Количественный анализ переноса энергии флуоресцентного резонанса на основе спектроскопии". В Stockand JD, Shapiro MS (ред.). Ионные каналы . Методы в молекулярной биологии. Т. 337. Humana Press. С. 65–77. doi :10.1385/1-59745-095-2:65. ISBN 978-1-59745-095-9. PMID 16929939.
^ Эндрюс DL (1989). "Единая теория радиационного и безызлучательного молекулярного переноса энергии" (PDF) . Химическая физика . 135 (2): 195–201. Bibcode :1989CP....135..195A. doi :10.1016/0301-0104(89)87019-3.
^ Эндрюс DL, Брэдшоу DS (2004). «Виртуальные фотоны, дипольные поля и перенос энергии: квантово-электродинамический подход» (PDF) . European Journal of Physics . 25 (6): 845–858. doi :10.1088/0143-0807/25/6/017. S2CID 250845175.
^ Джонс ГА, Брэдшоу ДС (2019). "Резонансный перенос энергии: от фундаментальной теории до современных приложений". Frontiers in Physics . 7 : 100. Bibcode :2019FrP.....7..100J. doi : 10.3389/fphy.2019.00100 .
^ 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 .
^ ab Valeur B, Berberan-Santos M (2012). "Передача энергии возбуждения". Молекулярная флуоресценция: принципы и применение, 2-е изд . Weinheim: Wiley-VCH. стр. 213–261. doi :10.1002/9783527650002.ch8. ISBN 978-3-527-32837-6.
^ Учебное пособие по FRET-микроскопии от Olympus. Архивировано 29.06.2012 в archive.today.
^ Глоссарий терминов, используемых в фотохимии (3-е изд.). ИЮПАК. 2007. стр. 340.
^ Moens P. "Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy". Архивировано из оригинала 26 июля 2016 г. Получено 14 июля 2012 г.
^ ab Schaufele F, Demarco I, Day RN (2005). "FRET-визуализация в широкопольном микроскопе". В Periasamy A, Day R (ред.). Молекулярная визуализация: FRET-микроскопия и спектроскопия . Оксфорд: Oxford University Press. стр. 72–94. doi :10.1016/B978-019517720-6.50013-4. ISBN 978-0-19-517720-6.
^ Lee S, Lee J, Hohng S (август 2010 г.). "Одномолекулярный трехцветный FRET с незначительным спектральным перекрытием и длительным временем наблюдения". PLOS ONE . 5 (8): e12270. Bibcode :2010PLoSO...512270L. doi : 10.1371/journal.pone.0012270 . PMC 2924373 . PMID 20808851.
^ C. King; B. Barbiellini; D. Moser & V. Renugopalakrishnan (2012). "Точно разрешимая модель резонансного переноса энергии между молекулами". Physical Review B. 85 ( 12): 125106. arXiv : 1108.0935 . Bibcode : 2012PhRvB..85l5106K. doi : 10.1103/PhysRevB.85.125106. S2CID 16938353.
^ abc Förster T (1965). «Делокализованное возбуждение и передача возбуждения». В Sinanoglu O (ред.). Современная квантовая химия. Стамбульские лекции. Часть III: Действие света и органические кристаллы . Том 3. Нью-Йорк и Лондон: Academic Press. С. 93–137 . Получено 22.06.2011 .
^ abcd Clegg R (2009). "Резонансный перенос энергии Фёрстера — FRET: что это такое, зачем это делать и как это делается". В Gadella TW (ред.). Методы FRET и FLIM . Лабораторные методы в биохимии и молекулярной биологии. Т. 33. Elsevier. С. 1–57. doi :10.1016/S0075-7535(08)00001-6. ISBN 978-0-08-054958-3.
^ http://spie.org/samples/PM194.pdf ^{[ пустой URL-адрес PDF ]}
^ ab Демченко АП (2008). "Методы обнаружения флуоресценции". Введение в зондирование флуоресценции . Дордрехт: Springer. стр. 65–118. doi :10.1007/978-1-4020-9003-5_3. ISBN 978-1-4020-9002-8.
^ VanDerMeer, B. Wieb (2020). «Каппафобия — это слон в комнате для ладов». Методы и применение во флуоресценции . 8 (3): 030401. Bibcode : 2020MApFl...8c0401V. doi : 10.1088/2050-6120/ab8f87 . ISSN 2050-6120. PMID 32362590.
^ ab "FPbase FRET Калькулятор".
^ Chan YH, Chen J, Wark SE, Skiles SL, Son DH, Batteas JD (2009). «Использование структурированных массивов металлических наночастиц для исследования плазмонно-усиленной люминесценции квантовых точек CdSe (вспомогательная информация)». ACS Nano . 3 (7): 1735–1744. doi :10.1021/nn900317n. PMID 19499906.
^ ab Wu PG, Brand L (1994). «Резонансная передача энергии: методы и приложения». Аналитическая биохимия . 218 (1): 1–13. doi : 10.1006/abio.1994.1134 . PMID 8053542.
^ Majoul I, Jia Y, Duden R (2006). «Практический перенос энергии флуоресцентного резонанса или молекулярная нанобиоскопия живых клеток». В Pawley JB (ред.). Справочник по биологической конфокальной микроскопии (3-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer. стр. 788–808. doi :10.1007/978-0-387-45524-2_45. ISBN 978-0-387-25921-5.
^ Edelhoch H, Brand L, Wilchek M (февраль 1967). «Исследования флуоресценции с триптофильными пептидами». Биохимия . 6 (2): 547–59. doi :10.1021/bi00854a024. PMID 6047638.
^ Lakowicz JR, ред. (1991). Принципы . Нью-Йорк: Plenum Press. стр. 172. ISBN 978-0-306-43875-2.
^ ab Lakowicz JR (1999). Принципы флуоресцентной спектроскопии (2-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Kluwer Acad./Plenum Publ. стр. 374–443. ISBN 978-0-306-46093-7.
^ Векшин Н.Л. (1997). "Передача энергии в макромолекулах, SPIE". В Векшин Н.Л. (ред.). Фотоника биополимеров . Springer.
^ Ковальски, Адам (2022). «Эффективное экранирование кулоновских отталкиваний в воде ускоряет реакции одноименно заряженных соединений на порядки величины». Nature Communications . 13 (1): 6451. doi :10.1038/s41467-022-34182-z. PMC 9616817 . PMID 36307412.
^ "Fluorescence Resonance Energy Transfer Protocol". Wellcome Trust. Архивировано из оригинала 17 июля 2013 года . Получено 24 июня 2012 года .
^ Szöllősi J, Alexander DR (2007). «Применение флуоресцентного резонансного переноса энергии к исследованию фосфатаз». В Klumpp S, Krieglstein J (ред.). Белковые фосфатазы . Методы в энзимологии. Т. 366. Амстердам: Elsevier. С. 203–24. doi :10.1016/S0076-6879(03)66017-9. ISBN 978-0-12-182269-9. PMID 14674251.
^ Periasamy A (июль 2001 г.). «Микроскопия переноса энергии флуоресцентного резонанса: мини-обзор» (PDF) . Journal of Biomedical Optics . 6 (3): 287–91. Bibcode :2001JBO.....6..287P. doi :10.1117/1.1383063. PMID 11516318. S2CID 39759478. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-02-10.
^ Нгуен AW, Догерти PS (март 2005 г.). «Эволюционная оптимизация флуоресцентных белков для внутриклеточного FRET». Nature Biotechnology . 23 (3): 355–60. doi :10.1038/nbt1066. PMID 15696158. S2CID 24202205.
^ Bevan N, Rees S (2006). "Фармацевтическое применение GFP и RCFP". В Chalfie M, Kain SR (ред.). Зеленый флуоресцентный белок: свойства, применение и протоколы . Методы биохимического анализа. Т. 47 (2-е изд.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. стр. 361–90. doi :10.1002/0471739499.ch16. ISBN 978-0-471-73682-0. PMID 16335721.
^ Pfleger KD, Eidne KA (март 2006 г.). «Прояснение взаимодействий белок-белок с использованием резонансного переноса энергии биолюминесценции (BRET)». Nature Methods . 3 (3): 165–74. doi :10.1038/nmeth841. PMID 16489332. S2CID 9759741.
^ Mo XL, Luo Y, Ivanov AA, Su R, Havel JJ, Li Z и др. (июнь 2016 г.). «Возможность систематического исследования белок-белковых взаимодействий в живых клетках с помощью универсальной сверхвысокопроизводительной биосенсорной платформы». Журнал молекулярной клеточной биологии . 8 (3): 271–81. doi :10.1093/jmcb/mjv064. PMC 4937889. PMID 26578655 .
^ Robers MB, Dart ML, Woodroofe CC, Zimprich CA, Kirkland TA, Machleidt T и др. (декабрь 2015 г.). «Взаимодействие с мишенью и время удержания препарата можно наблюдать в живых клетках с помощью BRET». Nature Communications . 6 : 10091. Bibcode :2015NatCo...610091R. doi :10.1038/ncomms10091. PMC 4686764 . PMID 26631872.
^ Stoddart LA, Johnstone EK, Wheal AJ, Goulding J, Robers MB, Machleidt T, et al. (Июль 2015). «Применение BRET для мониторинга связывания лиганда с GPCR». Nature Methods . 12 (7): 661–663. doi :10.1038/nmeth.3398. PMC 4488387. PMID 26030448.
^ Machleidt T, Woodroofe CC, Schwinn MK, Méndez J, Robers MB, Zimmerman K и др. (август 2015 г.). «NanoBRET — новая платформа BRET для анализа белок-белковых взаимодействий». ACS Chemical Biology . 10 (8): 1797–804. doi : 10.1021/acschembio.5b00143 . PMID 26006698.
^ ab Hall MP, Unch J, Binkowski BF, Valley MP, Butler BL, Wood MG и др. (ноябрь 2012 г.). «Сконструированный репортер люциферазы из глубоководной креветки с использованием нового субстрата имидазопиразинона». ACS Chemical Biology . 7 (11): 1848–57. doi :10.1021/cb3002478. PMC 3501149 . PMID 22894855.
^ аб 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.
^ "Страница продукта NanoLuc". Архивировано из оригинала 2016-12-25 . Получено 2016-10-25 .
^ Coutant EP, Gagnot G, Hervin V, Baatallah R, Goyard S, Jacob Y и др. (январь 2020 г.). «Биолюминесцентное профилирование 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.
^ Dixon AS, Schwinn MK, Hall MP, Zimmerman K, Otto P, Lubben TH и др. (Февраль 2016 г.). «NanoLuc Complementation Reporter оптимизирован для точного измерения белковых взаимодействий в клетках». ACS Chemical Biology . 11 (2): 400–8. doi : 10.1021/acschembio.5b00753 . PMID 26569370.
^ Hoare BL, Kocan M, Bruell S, Scott DJ, Bathgate RA (август 2019 г.). «Использование новой метки HiBiT для маркировки рецепторов релаксина на поверхности клеток для анализа близости BRET». Pharmacology Research & Perspectives . 7 (4): e00513. doi :10.1002/prp2.513. PMC 6667744 . PMID 31384473.
^ Gautier I, Tramier M, Durieux C, Coppey J, Pansu RB, Nicolas JC и др. (июнь 2001 г.). «Homo-FRET микроскопия в живых клетках для измерения перехода мономер-димер белков с меткой GFP». Biophysical Journal . 80 (6): 3000–8. Bibcode :2001BpJ....80.3000G. doi :10.1016/S0006-3495(01)76265-0. PMC 1301483 . PMID 11371472.
^ 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.
^ Хекмайер, Филипп Дж.; Агам, Ганеш; Тиз, Марк Г.; Хойер, Мария; Стеле, Ральф; Лэмб, Дон К.; Лангош, Дитер (июль 2020 г.). «Определение стехиометрии малых белковых олигомеров с использованием стационарной флуоресцентной анизотропии». Biophysical Journal . 119 (1): 99–114. Bibcode :2020BpJ...119...99H. doi : 10.1016/j.bpj.2020.05.025 . PMC 7335908 . PMID 32553128.
^ Gradinaru CC, Marushchak DO, Samim M, Krull UJ (март 2010). «Анизотропия флуоресценции: от отдельных молекул до живых клеток». The Analyst . 135 (3): 452–9. Bibcode : 2010Ana...135..452G. doi : 10.1039/b920242k. PMID 20174695.
^ 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.
^ Лю, Цзявэнь (21 апреля 2020 г.). «Передача энергии на большие расстояния в самоорганизующихся стопках полупроводниковых нанопластин» (PDF) . Nano Letters . 20 (5): 3465–3470. Bibcode :2020NanoL..20.3465L. doi :10.1021/acs.nanolett.0c00376. PMID 32315197. S2CID 216075288.
^ Wu P, Brand L (апрель 1994). «Резонансный перенос энергии: методы и приложения». Аналитическая биохимия . 218 (1): 1–13. doi : 10.1006/abio.1994.1134 . PMID 8053542.
^ 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.
^ Pollok BA, Heim R (февраль 1999). «Использование GFP в приложениях на основе FRET». Trends in Cell Biology . 9 (2): 57–60. doi :10.1016/S0962-8924(98)01434-2. PMID 10087619.
^ Shi Y, Stouten PF, Pillalamarri N, Barile L, Rosal RV, Teichberg S, et al. (март 2006). «Количественное определение топологических склонностей амилоидогенных пептидов». Biophysical Chemistry . 120 (1): 55–61. doi :10.1016/j.bpc.2005.09.015. PMID 16288953.
^ Matsumoto S, Hammes GG (январь 1975). «Перенос энергии флуоресценции между сайтами связывания лиганда на аспартаттранскарбамилазе». Биохимия . 14 (2): 214–24. doi :10.1021/bi00673a004. PMID 1091284.
^ Martin SF, Tatham MH, Hay RT, Samuel ID (апрель 2008 г.). «Количественный анализ мультибелковых взаимодействий с использованием FRET: применение к пути SUMO». Protein Science . 17 (4): 777–84. doi :10.1110/ps.073369608. PMC 2271167 . PMID 18359863.
^ Truong K, Ikura M (октябрь 2001 г.). «Использование микроскопии визуализации FRET для обнаружения белок-белковых взаимодействий и конформационных изменений белков in vivo». Current Opinion in Structural Biology . 11 (5): 573–8. doi :10.1016/S0959-440X(00)00249-9. PMID 11785758.
^ Chan FK, Siegel RM, Zacharias D, Swofford R, Holmes KL, Tsien RY, Lenardo MJ (август 2001 г.). «Анализ переноса энергии резонанса флуоресценции взаимодействий рецепторов на поверхности клеток и сигнализации 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 . PMID 11500853.
^ Shih WM, Gryczynski Z, Lakowicz JR, Spudich JA (сентябрь 2000 г.). «Датчик на основе FRET выявляет большие конформационные изменения, вызванные гидролизом АТФ, и три различных состояния молекулярного моторного миозина». Cell . 102 (5): 683–94. doi : 10.1016/S0092-8674(00)00090-8 . PMID 11007486.
^ Sekar RB, Periasamy A (март 2003 г.). «Флуоресцентная резонансная визуализация переноса энергии (FRET) с помощью микроскопии локализаций белков в живых клетках». Журнал клеточной биологии . 160 (5): 629–33. doi :10.1083/jcb.200210140. PMC 2173363. PMID 12615908 .
^ Loura LM, Prieto M (2011-11-15). "FRET в биофизике мембран: обзор". Frontiers in Physiology . 2 : 82. doi : 10.3389/fphys.2011.00082 . PMC 3216123. PMID 22110442 .
^ Silvius JR, Nabi IR (2006). «Исследования гашения флуоресценции и резонансного переноса энергии липидных микродоменов в модельных и биологических мембранах». Молекулярная мембранная биология . 23 (1): 5–16. doi : 10.1080/09687860500473002 . PMID 16611577. S2CID 34651742.
^ Fung BK, Stryer L (ноябрь 1978). «Определение поверхностной плотности в мембранах с помощью переноса энергии флуоресценции». Биохимия . 17 (24): 5241–8. doi :10.1021/bi00617a025. PMID 728398.
^ Wu L, Huang C, Emery BP, Sedgwick AC, Bull SD, He XP и др. (август 2020 г.). «Датчики малых молекул и агенты визуализации на основе резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET)». Chemical Society Reviews . 49 (15): 5110–5139. doi :10.1039/C9CS00318E. PMC 7408345 . PMID 32697225.
^ Ni Q, Zhang J (2010). «Динамическая визуализация клеточной сигнализации». В Endo I, Nagamune T (ред.). Nano/Micro Biotechnology . Vol. 119. Springer. pp. 79–97. Bibcode : 2010nmb..book...79N. doi : 10.1007/10_2008_48. ISBN 978-3-642-14946-7. PMID 19499207. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
^ Lohse MJ, Nuber S, Hoffmann C (апрель 2012 г.). «Методы переноса энергии резонанса флуоресценции/биолюминесценции для изучения активации и сигнализации рецепторов, связанных с G-белком». Pharmacological Reviews . 64 (2): 299–336. doi :10.1124/pr.110.004309. PMID 22407612. S2CID 2042851.
^ Sourjik V, Vaknin A, Shimizu TS, Berg HC (2007-01-01). "Измерение in vivo с помощью FRET активности пути в бактериальном хемотаксисе". В Simon MI, Crane BR, Crane A (ред.). Двухкомпонентные сигнальные системы, часть B. Методы в энзимологии. Т. 423. Academic Press. стр. 365–91. doi :10.1016/S0076-6879(07)23017-4. ISBN 978-0-12-373852-3. PMID 17609141.
^ Wu Y, Xing D, Luo S, Tang Y, Chen Q (апрель 2006 г.). «Обнаружение активации каспазы-3 в отдельных клетках с помощью переноса энергии резонанса флуоресценции во время апоптоза, вызванного фотодинамической терапией». Cancer Letters . 235 (2): 239–47. doi :10.1016/j.canlet.2005.04.036. PMID 15958279.
^ Liu Y, Liao J (февраль 2013 г.). «Количественный анализ FRET (резонансный перенос энергии Фёрстера) для определения кинетики протеазы SENP1». Журнал визуализированных экспериментов (72): e4430. doi :10.3791/4430. PMC 3605757 . PMID 23463095.
^ Sapkota K, Kaur A, Megalathan A, Donkoh-Moore C, Dhakal S (август 2019 г.). "Одношаговое обнаружение ДНК фемтомолей на основе FRET". Датчики . 19 (16): 3495. Bibcode : 2019Senso..19.3495S . doi : 10.3390/s19163495 . PMC 6719117. PMID 31405068.
^ Lu KY, Lin CW, Hsu CH, Ho YC, Chuang EY, Sung HW, Mi FL (октябрь 2014 г.). «Наноносители с двойной эмиссией и pH-чувствительностью на основе FRET для улучшенной доставки белка через барьер эпителиальных клеток кишечника». ACS Applied Materials & Interfaces . 6 (20): 18275–89. doi :10.1021/am505441p. PMID 25260022.
^ Yang L, Cui C, Wang L, Lei J, Zhang J (июль 2016 г.). «Двухслойные флуоресцентные наночастицы для самостоятельного мониторинга высвобождения молекул, чувствительных к pH, визуализированным способом». ACS Applied Materials & Interfaces . 8 (29): 19084–91. doi :10.1021/acsami.6b05872. PMID 27377369.
^ Heitz M, Zamolo S, Javor S, Reymond JL (июнь 2020 г.). «Флуоресцентные пептидные дендримеры для трансфекции siRNA: отслеживание агрегации, чувствительной к pH, связывания siRNA и проникновения в клетки» (PDF) . Биоконъюгатная химия . 31 (6): 1671–1684. doi :10.1021/acs.bioconjchem.0c00231. PMID 32421327. S2CID 218689921.
^ Sanchez-Gaytan BL, Fay F, Hak S, Alaarg A, Fayad ZA, Pérez-Medina C, Mulder WJ, Zhao Y (март 2017 г.). «Мониторинг образования наночастиц в реальном времени с помощью FRET-визуализации». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 56 (11): 2923–2926. doi :10.1002/anie.201611288. PMC 5589959. PMID 28112478 .
^ Alabi CA , Love KT, Sahay G, Stutzman T, Young WT, Langer R , Anderson DG (июль 2012 г.). «FRET-меченые зонды siRNA для отслеживания сборки и разборки нанокомплексов siRNA». ACS Nano . 6 (7): 6133–41. doi :10.1021/nn3013838. PMC 3404193. PMID 22693946 .
^ Chen T, He B, Tao J, He Y, Deng H, Wang X, Zheng Y (март 2019 г.). «Применение метода резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET) для выяснения внутриклеточной и in vivo биосудьбы наномедицин». Advanced Drug Delivery Reviews . Unraveling the In Vivo Fate and Cellular Pharmacokinetics of Drug Nanocarriers. 143 : 177–205. doi :10.1016/j.addr.2019.04.009. PMID 31201837. S2CID 189898459.
^ Hu CD, Chinenov Y, Kerppola TK (апрель 2002 г.). «Визуализация взаимодействий между белками семейства bZIP и Rel в живых клетках с использованием бимолекулярной флуоресцентной комплементации». Molecular Cell . 9 (4): 789–98. doi : 10.1016/S1097-2765(02)00496-3 . PMID 11983170.

Внешние ссылки

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