Transferência ressonante de energia por fluorescência

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Mecanismo do FRET

Denomina-se de Transferência de energia por ressonância de Förster (FRET), ou transferência de energia de ressonância por fluorescência (FRET), ou transferência de energia por ressonância (RET) ao mecanismo de transferência de energia de forma não-radiativa entre dois cromóforos, sem a necessidade de reabsorção de radiação eletromagnética[1] . De maneira geral um cromóforo doador, inicialmente no seu estado eletrônico excitado, pode transferir energia para um aceitador, outro cromóforo, através do acoplamento dipolo-dipolo não radiativo[2] . A eficiência desta transferência de energia é inversamente proporcional à sexta potência da distância entre o doador e o aceitador por esse mecanismo, tornando extremamente sensível a pequenas distâncias, da ordem de 1 a 10 nm [3] .

As medições da eficiência do mecanismo Transferência Ressonante de Energia por fluorescência pode ser usado para determinar se dois fluoróforos estão a uma certa distância um do outro. Tais medições são utilizadas como uma ferramenta útil de pesquisa para quantificar a dinâmica molecular em biofísica e bioquímica, tais como interações proteína-proteína, interações DNA-proteína, ou mudanças conformacionais de proteínas. [4] .

Mecanismo[editar | editar código-fonte]

O mecanismo de FRET é análogo à comunicação entre campos próximos, em que o raio de interação é muito menor do que o comprimento de onda da luz emitida. Na região de campo próximo, o cromóforo excitado emite um fóton virtual que é instantaneamente absorvido pelo cromóforo de recepção. Estes fótons virtuais são indetectáveis​​, já que sua existência viola a conservação de energia e momento, e, portanto, FRET é conhecido como um mecanismo não radioativo de transferência.

Princípios Teórico[editar | editar código-fonte]

A eficiência do FRET (\eta ) é medida através do rendimento quântico de fluorescência na transferência de energia, ou seja, a fração de eventos de transferência de energia que ocorrem por excitação doador:


\eta = \frac{k_{et}}{k_f + k_{et} + \sum k_i} = \frac{1}{1 + (r/R_0)^2}

onde k_{et} é a taxa de ransferencia de energia, k_{f} a taxa de decaimento radioativo, e k_{i} são as constantes de velocidade de quaisquer outras vias de excitação.

É a distância, R_0, entre o par de doador e aceitador na qual a eficiencia da transferência é igual a 50% e recebe o nme de Raio de Föster.[5]

 {R_0}^6 = \frac{9\,\Phi_D \,(\ln 10) \kappa^2 \, J}{128 \, \pi^5 \,n^4 \, N_A}

A eficiência do mecanismo de FRET depende de parâmetros físicos como a distância entre o doador e o aceitador, as sobreposições espectrais do espectro de emissão do doador e do espectro de absorção de aceitador, bem como da orientação relativa do momento de dipolo de emissão do doador e do aceitador no momento da transferência e, por fim da distancia de separação do doador-aceitador, r com uma lei de potência inversa 6, devido ao mecanismo de ligação dipolo-dipolo.

Rendimento Quântico fluorescência[editar | editar código-fonte]

O rendimento quântico de fluorescência (\Phi) é definido:

 \Phi = \frac {\rm \#\ fotons \ emitidos} {\rm \#\ fotons \ absorvidos}

Tempo de Vida de Fluorescência[editar | editar código-fonte]

A eficácia da transferência de energia por fluorescência pode também ser determinada a partir da alteração no tempo de vida de fluorescência do dador. O tempo de vida do doador irá diminuir na presença do aceitador. Medições de tempo de vida do FRET são usados ​​em microscopia de fluorescência.

Fator de orientação[editar | editar código-fonte]

O factor de orientação (k²) é 2/3 em meios que reorienta rapidamente (por exemplo, moleculas livres em uma solução de baixa viscosidade), mas pode situar-se entre 0 e 4, dependendo das condições.

Nomenclatura[editar | editar código-fonte]

A terminologia do FRET para transferência ressonante de energia de Förster é nomeado em homenagem ao cientista alemão Theodor Förster. Quando ambos os cromóforos são fluorescentes, o termo "transferência de energia de ressonância de fluorescência" é frequentemente usado em vez disso, embora a energia não é realmente transferido por fluorescência. A fim de evitar uma interpretação errônea do fenômeno que é sempre uma transferência não radiativa de energia (mesmo quando ocorre entre dois cromóforos fluorescentes), o nome de "transferência de energia ressonância Förster" é preferível a "transferência de energia de ressonância de fluorescência," no entanto, este último goza de uso comum na literatura científica.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

A transferência de energia de Föster tem sido utilizado para medir a distância e detectar interações moleculares em vários sistemas e tem aplicações em biologia e da química. FRET pode ser utilizado para medir a distância entre os domínios de uma única proteína e, por conseguinte, para fornecer informações sobre a conformação da proteína. FRET também pode detectar a interação entre as proteínas. Aplicações em sistemas vivos como células vivas, o FRET tem sido utilizado para detectar a localização e as interações dos genes e das estruturas celulares, incluindo intergrins e proteínas de membranas. FRET pode ser usada para obter informação sobre as vias metabólicas ou de sinalização. Também é utilizado para estudar jangadas lipídicas em membranas celulares.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Gilbert, A.: Baggott, J.: Essentials of Molecular Photochemistry, Blackwell Scientific Publications: Oxford, 1991.
  2. Lakowicz, Joseph R, Principles of fluorescence spectroscopy, 3ª edição, Springer, 2009.
  3. Birks, J. B.; Photophysics of Aromatic Molecules, John Wiley & Sons Ltd.: New York, 1970.
  4. Valeur, Bernard and others; Molecular fluorescence: principles and applications, John Wiley & Sons Ltd.: John Wiley \& Sons, 2013.
  5. Förster, Th.. In: Th.. Modern Quantum Chemistry. Istanbul Lectures. Part III: Action of Light and Organic Crystals (em <Língua não-reconhecida>). New York and London: Academic Press, 1965. 93–137 pp. vol. 3. Visitado em 2011-06-22.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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