¿Qué es la transferencia de energía por resonancia de fluorescencia y cómo se usa para la bioquímica?

Energía de resonancia Förster La transferencia (FRET) es un mecanismo de transferencia de energía de corto alcance entre dos fluoróforos. La energía de un fluoróforo “donante” en un estado excitado se transmite a un fluoróforo “aceptor”, a través de una interacción de resonancia dipolar-dipolo no radiativa.

Cuando un fluoróforo absorbe un fotón de energía con la longitud de onda apropiada (excitación) ([math] hv _ {ex} [/ math]), la molécula entrará en un estado electrónico y vibratorio excitado, es decir, pasará de un S0 a un S1 alto o Estado S2 en una trama Jablonksi. Estos estados de mayor energía rápidamente (~ 1 ps) se relajan en el estado de energía S1 más bajo a través de la conversión interna (entre S2 o S1) y la relajación vibratoria (dentro de S1).

S1 se va despoblando lentamente (~ 1 ns) a través de uno de varios procesos en competencia:

• Desintegración radiactiva (fluorescencia) por la cual la relajación al estado fundamental va acompañada de la emisión de un fotón ([math] hv _ {em} [/ math])
• conversión interna, o decaimiento no radiativo
• cruce entre sistemas, o conversión a un estado triplete
• alteración física o química del fluoróforo, denominado fotoblanqueo
• transferencia de la energía de excitación a una molécula extintora, tal como solvente
• transferencia a otro fluoróforo – FRET – que solo puede ocurrir si la longitud de onda de emisión del fluoróforo donante se solapa con la longitud de onda de excitación del fluoróforo receptor, y los dos fluoróforos están dentro de una cierta distancia ([matemática] R _ {0} [/ matemática ] siendo la distancia a la que la eficiencia FRET es del 50%)

Como estos procesos están en competencia directa (cada molécula solo puede relajarse mediante un mecanismo), la FRET da como resultado una disminución en la energía de fluorescencia y un aumento en la fluorescencia del fluoróforo aceptor. Esto proporciona un perfil de fluorescencia distintivo, con un cambio acoplado en la fluorescencia del donante y de aceptación, de acuerdo con la distancia relativa del fluoróforo.

La eficiencia FRET de un sistema ([math] E_ {FRET} [/ math]) es simplemente la proporción de fluorescencia donante que se transfiere a la fluorescencia del aceptor; esto tiene una fuerte dependencia de la distancia de los fluoróforos, con una transferencia de energía inversamente proporcional a la sexta potencia de la distancia entre los fluoróforos. Como resultado, FRET es extremadamente útil como una regla espectroscópica, es decir, la lectura FRET puede proporcionar información detallada sobre la distancia entre dos objetos, en el rango de ~ 20-100 Å.

Cómo puede ser útil en biología es simplemente una cuestión de imaginación …