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FRET

FRET. Fluorescence Resonance Energy Transfer Förster Resonance Energy Transfer. 시스템생물학과 2011161025 김효인. Theodor Förster. 독일 물리화학자 주요 업적 : FRET  FRET 에서의 Forster radius 도 이 사람의 이름을 따서 붙여짐. 형광 ( Flourescence ).

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Presentation Transcript

  1. FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer Förster Resonance Energy Transfer 시스템생물학과 2011161025 김효인

  2. Theodor Förster 독일 물리화학자 주요 업적: FRET  FRET에서의 Forster radius도 이 사람의 이름을 따서 붙여짐

  3. 형광(Flourescence) light can induce transitions between electronic states in a molecule photon molecule in excited state molecule in ground state photon

  4. radiationless transition absorption internal conversion fluorescence intersystem crossing S1 T0 -hν +hν internal conversion S0 transition involving emission/absorption of photon the Jablonski diagram

  5. Aragonite

  6. Characteristic property • Maximum excitation and emission wavelength (nm) • Quantum yield • Lifetime (ps) • Stokes shift

  7. Stokes Shift • Emitted fluorescent light • has a longer wavelength and lower energy than • the absorbed light 2 common reasons • Non-radiative decay to the lowest vibrational level of the excited state • Highest vibrational level of the ground state

  8. 488nm light excitation excitation FITC 520nm light TRITC TRITC FITC 630nm light FRET

  9. Energy Donor excitation state dipole-dipole interaction Emission Acceptor excitation state

  10. Jablonski diagram ㅈ

  11. Resonance energy transfer can occur when the donor and acceptor molecules are less than 100 A of one another • Energy transfer is non-radiative which means the donor is not emitting a photon which is absorbed by the acceptor

  12. Distance dependent interaction between the electronic excited states of two molecules -Donor-Acceptor의 Energy transfer는 거리에 의해 효율이 결정 (~10nm)

  13. Calculation FRET • : 특정 Donor – Acceptor 쌍 사이의FRET 반응속도상수 는 또 이렇게 표현 가능한데, 는 Acceptor가 없을 때의 Donor의 Fluorescence Lifetime을 의미함. R은 두 분자간의 거리 (에너지전달효율이 50%일때의 거리)

  14. 는 각 분자의 Spectral property와 dipole 방향에 의해 이러한 식으로 구할 수 있음. • : 쌍극자의 방향 요소 ( 0~ 4) • n : 굴절률 • J( : 스펙트럼 중첩 적분 값 • : Donor의 양자수율

  15. Typical values of R0

  16. 는 하나의 FRET 쌍에 대하여 적용되는 것으로 측정할 때는 각 FRET 쌍들의 거리와, 방향분포들이 적합하게 평균되어 나타난다 • 실제 실험에서 FRET을 통하여 얻는 정보는 FRET 효율(E)를 측정함으로써Donor와 Acceptor 사이의 거리를 유도해내는 것이다.

  17. : Acceptor 분자가 있을 때 Donor 분자의 Fluorescence Lifetime

  18. 정류상태(Steady-state) 측정방법 • : 정류 상태에서 Acceptor가 없을 때의 Donor 형광 세기 • : 정류 상태에서 Acceptor가 있을 때의 Donor 형광 세기

  19. FRET summary • Non-radiative dipole-dipole interaction인데 dipole이 vector이기 때문에 Donor와 Acceptor의 상대적인 dipole 방향도 중요 • Emission of the donor must overlap absorbance of the acceptor • R<10nm • Detect proximity of two fluorophores upon binding

  20. 일반적인 응용 • FRET현상이 거리에 매우 dependent ->측정하고 싶은 물질에 형광물질을 달아 거리 변화를 정밀하게 측정할 수 있음. -> 단백질의 특정 위치에 형광물질을 달아 FRET이 일어나는 정도를 측정해 두 분자간 거리를 알아내고 여러 위치에서 거리를 재 단백질의 모양을 유추할 수 있음.

  21. 일반적인 응용 • Protein간 association을 확인할 수 있음. ex) 항원 – 항체반응 단백질 – 효소 반응 • 추적하고 싶은 물질과 이동할 것이라 예상되는 경로에 형광물질을 달아 물질의 이동을 추적할 수 있음.

  22. FRET studies of interaction and dynamics(molecular ruler) Association of two biomolecules Dynamics of a biomolecule

  23. 학교 제도 : 교육 제도 중 학교에 관한 제도 사회적으로 가장 먼저 공인된 제도, 형식적 교육 제도 • 서구 사회의 학교 제도 • - schola : 한가, 여가를 뜻함, 오늘날의 학교 school • -고대 그리스 사회에서 지배계급의 지위와 신분을 유 • 지하기위해 소수의 귀족계급을 위해 조직되어 교육 • 실시 • -중세 유럽사회의 학교는 소수의 성직자나 지도자양 • 성을 위한 교회부속의 사원 학교가 대부분

  24. FRET • Biological application using FRET

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