蛍光共鳴エネルギー移動
蛍光共鳴エネルギー移動
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/13 19:40 UTC 版)
蛍光共鳴エネルギー移動（けいこうきょうめいエネルギーいどう、英: Fluorescence resonance energy transfer：略称: FRET[1]、またはフェルスター共鳴エネルギー移動、共鳴エネルギー移動、英:resonance energy transfer: 略称: RET）とは、近接した2個の色素分子（または発色団）の間での双極子-双極子相互作用により、励起エネルギーが移動する現象。即ち、一方の分子（供与体、ドナー）の励起状態から基底状態への遷移双極子と他方の分子（受容体、アクセプタ）の基底状態から励起状態への遷移双極子との共鳴により励起エネルギーが移動し、更に受容体が蛍光分子の場合には受容体から蛍光が放射される。ドイツの科学者テオドール・フェルスターにより定式化された [2] 。
このエネルギー移動効率（FRET効率）は両分子間の距離の6乗の関数となり、距離が短いほど起こりやすくなる。またアクセプタのモル吸光係数に依存する事から励起が許容遷移である必要があり、この点でモル吸光係数に無関係なデクスター機構（電子交換に伴う）と異なる。但しフェルスター機構とデクスター機構はどちらも、ドナーの発光スペクトルとアクセプタの吸収スペクトルの重なりの大きさが大きいほど起こりやすく、よってドナーの方がアクセプタより高い励起準位を持つ。
FRETの評価手段として、ドナーのみに吸収される波長の光でドナーを励起し、アクセプタからの蛍光強度の変化を観測する方法があり、これ以外にも、ドナーの蛍光強度や蛍光寿命の変化を測定したりする方法もある。 逆に、両分子間の距離をFRET効率から評価することもできる。しかしFRET効率は、両分子の発光団の遷移双極子の配向にも影響されるため、蛍光タンパク質のように蛍光寿命時間オーダーで等方的な蛍光の放射が起こらない場合には、正確な距離の計算が困難な場合もある。
理論
FRET効率 ( 化学的には、両分子が共有結合によって1分子になったり、超分子複合体を形成したりすることでFRETが観測される。これを利用したものに、ホスゲン感知試薬などがある。
また特に分子生物学・生物物理学で、蛋白質間相互作用の検出に応用される。例えば、注目する2種類の蛋白質にそれぞれ異なる蛍光蛋白質（GFPを改良したCFP、YFP等）でタグを付けておくと、それらが相互作用する（結合する）ことによりFRETが観測される。（相互作用による分子配置の変化が色の変化として現れる。）またリアルタイムPCRにも応用される。
このような生物学的応用では、褪色や他の蛍光物質の妨害（自家蛍光）によりFRETが観測しにくい場合もある。これを回避する方法として、蛍光（フォトルミネセンス）でなく化学発光に同じ原理を応用した、生物発光共鳴エネルギー移動（Bioluminescence resonance energy transfer：BRET）もある。
出典
- ^ IUPAC によれば、この現象ではエネルギーの移動時に蛍光放射が起こらないため、FRET の F は Fluorescence （蛍光）ではなく、発見者のフェルスター (Förster) の頭字とするのが正しいとされている[1][2]。
- ^ Förster, Th. (1965). “Delocalized Excitation and Excitation Transfer”. In Oktay Sinanoglu. Modern Quantum Chemistry. Istanbul Lectures. Part III: Action of Light and Organic Crystals. 3. New York and London: Academic Press. pp. 93–137 2011年6月22日閲覧。
関連項目
外部リンク
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